JP2004228895A

JP2004228895A - Piezoelectric oscillator and its manufacturing method

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Publication number: JP2004228895A
Application number: JP2003013724A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Sato; 充佐藤; Hisashi Sugimoto; 久杉本
Original assignee: Tokyo Denpa Co Ltd
Current assignee: Tokyo Denpa Co Ltd
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: JP4204873B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal oscillator which can be miniaturized as compared with a conventional-type one, and a manufacturing method for such piezoelectric oscillators. <P>SOLUTION: An oscillation circuit is housed in a chip size package IC (CSP-IC) 4, and to top-surface electrodes 5 of this CSP-IC 4 connection electrodes 11 of a crystal oscillation component 10 are joined. The lower-surface electrodes 12 of the CSP-IC 4 are connected to a plurality of connection electrodes 3, 3 of a base substrate 2 having a plurality of electrodes terminals 13, 13 on its outside bottom surface. Consequently, the plane size of the crystal oscillator 1 can be reduced to the package size of the CSP-IC 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子と発振回路を一体とした圧電発振器と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、携帯電話等の電子機器においては、例えば、温度補償形水晶発振器（ＴＣＸＯ；ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などの水晶振動子を利用した水晶発振器が広く利用されている。
【０００３】
このような水晶発振器の構造は各種提案されており、例えば、図６に示すような構造が良く知られている（特許文献１）。
この図６に示す水晶発振器１００は、例えばセラミックからなる、浅い箱形形状の容器１０１に、発振回路を構成するＩＣチップ１０２などが収容される。そして、この容器１０１の上に容器１０３の底面部を接合するようにしている。
容器１０３には水晶片１０４が収容され、蓋１０５によって容器１０３の内部を気密封止することで水晶振動部品１０が構成されている。
【０００４】
しかしながら、上記図７に示したような水晶発振器１００においては、容器１０１に搭載されるＩＣチップ１０２の固着補強のために、図示していないが、ＩＣチップ１０２の周囲にアンダーフィル材を充填する必要がある。
容器１０１の内部に収容したＩＣチップ１０２の周囲にアンダーフィル材を注入するには、容器１０１の壁面とＩＣチップ１０２との間にアンダーフィル材を注入するためのスペースを設ける必要があり、このようなスペースが小型化を図るうえで妨げになっていた。
【０００５】
そこで、上記したような点を考慮した水晶発振器としては、図７に示すような構造のものが提案されている（特許文献２）。
図７（ａ）は、水晶発振器を上方側（圧電振動子の収納側）から見た図であり、図７（ｂ）は下方側（電極端子側）から見た図である。
この図７に示す水晶発振器１１０においては、図７８（ａ）に示すように、セラミックを積層して形成した容器１１１の片側（上方側）に設けられた凹部に水晶片１１２を収容し、この開口部に蓋１１３をして密閉構造とする。そして、同図（ｂ）に示すように、容器１１１の反対側にＩＣチップ１１４を搭載するようにしている。
【０００６】
このような水晶発振器１１０では、ＩＣチップ１１４が機器側の基板（以下、「搭載基板」という）に接触しないように、容器１１１の四隅に柱部１１５，１１５・・を設けるようにしている。そして、これらの柱部１１５，１１５・・の先端面にそれぞれ電極端子１１６，１１６・・を形成するようにしている。
【０００７】
しかしながら、上記図７に示した水晶発振器１１０は、電極端子１１６，１１６・・が形成される部分が、柱部１１５，１１５・・とされることから、外部からの衝撃に対して機械的な強度が弱いという欠点がある。
また、容器１１１に搭載されるＩＣチップ１１４の固着補強のために、ＩＣチップ１１４にアンダーフィル材を充填する際に、アンダーフィル材が漏れだしてしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、上記したような点を考慮した水晶発振器として、図８に示すような構造のものが提案されている（特許文献３）。
この図８に示す水晶発振器１２０は、容器１２１において電極端子を形成した部分の強度を確保するため、電極端子間の少なくとも一辺を壁部１２２となるように形成することで、外部からの衝撃に対する機械的な強度の向上を図るようにしている。
また、このように壁部１２２を形成することでアンダーフィル材の漏れだしを防止するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３１５９１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９６１１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４５８７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、機器側の小型化に伴い、水晶発振器ではさらなる小型化が求められているが、上記したような構造の水晶発振器１２０においては、ＩＣチップを収容する発振回路部の容器１２１が強度などの点で小型化を図るのに限界がある。このため、上記したような構造では、さらなる小型化は困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、これまでにない極めて小型サイズの圧電発振器と、そのような圧電発振器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の圧電発振器は、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを有して構成され、上面電極と下面電極とが形成された発振回路部品と、底面に接続電極が形成された容器に圧電片を収容して構成される圧電振動部品とからなり、発振回路部品の上面電極に圧電振動部品の接続電極を接合して成る。
【００１３】
このような本発明によれば、圧電振動部品の接続電極に対して、発振回路部品の上面電極を直接、接合するようにしているため、圧電発振器の平面サイズを発振回路部品の平面サイズまで小型することが可能になる。
【００１４】
また本発明のベース基板と、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを有して構成され、上面電極と下面電極とが形成された発振回路部品と、底面に接続電極が形成された容器に圧電片を収容して構成される圧電振動部品とからなり、発振回路部品の上面電極に圧電振動部品の接続電極を接合して成る圧電発振器の製造方法は、複数のベース基板がシート状に形成されているシート状セラミック基板に対して、発振回路部品を載置する工程と、ベース基板に載置された発振回路部品上に対して圧電振動部品を載置する工程を有するようにした。このようにすれば、シート状セラミック基板を利用して発振回路部品と圧電振動部品の接合を行うことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、図１〜図３を用いて本実施の形態とされる水晶発振器の構造について説明する。
図１は、本実施の形態の水晶発振器の構造を示した分解斜視図であり、図２（ａ）には側面図が、図２（ｂ）には底面図がそれぞれ示されている。
また、図３（ａ）には、パッケージＩＣを上方側（圧電振動子の接続側）から見た図であり、図３（ｂ）は下方側（ベース基板側）から見た図である。
【００１６】
これら図１、図２に示す水晶発振器１は、例えば温度補償形水晶発振器（ＴＣＸＯ）であり、ベース基板２と、発振回路部品であるチップサイズパッケージＩＣ（またはチップスケールパッケージＩＣともいう）４と、水晶振動部品１０とから成る。
ベース基板２は、図２（ａ）に示されているように、例えば矩形状のセラミックから成る。
このようなベース基板２には、図２（ｂ）にも示されているように、外側の底面に電極端子１３，１３・・が形成されている。これらの電極端子１３，１３，・・は、本実施の形態の水晶発振器１が搭載される機器側の搭載基板（図示しない）に設けられている島状電極（ランド）の表面に接続可能とされる。
【００１７】
また、ベース基板２の内側底面には、ＣＳＰ−ＩＣ４に形成されている下面電極１２，１２・・と接続される接続電極３，３・・が設けられている。
これらの接続電極３，３・・・は、ベース基板２に形成されている回路パターン（図示しない）を介してベース基板２の外側底面に設けられている電極端子１３，１３・・と接続されている。
また、接続電極３，３・・の一部は、ベース基板２の長手部分に設けられている補助電極端子６，６・・とも接続されている。
【００１８】
補助電極端子６，６・・は、水晶発振器を作製する際に、水晶発振器ごとに異なる温度補正用の補正データをＣＳＰ−ＩＣ４内のメモリ（図示しない）に書き込むための端子とされる。
【００１９】
チップサイズパッケージＩＣ（以下、「ＣＳＰ−ＩＣ」と表記する）４は、当該温度補償形水晶発振器の温度補償用回路と発振回路とがＩＣチップにより形成されている。そして、どのＩＣチップがチップサイズのパッケージに収納されて形成されている。この場合、チップサイズパッケージＩＣの平面サイズは、少なくとも水晶振動部品１０と同等以下のサイズまで小型することができる。
【００２０】
そして、このＣＳＰ−ＩＣ４の底面には、図３（ｂ）に示されているように、例えばハンダボールにより下面電極１２，１２・・・が形成されている。
また、その上面には、図３（ａ）に示されているように、上面電極５，５が形成されている。
これら上面電極５，５・・及び下面電極１２，１２・・は、ＣＳＰ−ＩＣ４に用いられている半導体基板（例えばシリコン）に対してスルーホールを形成するなどの方法で電気的に接続されている。
この場合、ＣＳＰ−ＩＣ４の上面電極５，５・・は、水晶振動部品１０の外側底面に設けられている接続電極１１，１１と接続される。
また、ＣＳＰ−ＩＣ４の下面電極１２，１２・・は、ベース基板２の接続電極３，３・・と、例えばハンダや導電性接着剤などの導電性部材を用いて接続される。
【００２１】
即ち、このような本実施の形態の水晶発振器１においては、ＣＳＰ−ＩＣ４の上面電極５，５・・に対して水晶振動部品１０の接続電極１１，１１を接続することで、ＣＳＰ−ＩＣ４内の電子回路と水晶振動部品１０とが電気的に接続されることになる。
また、ＣＳＰ−ＩＣ４の下面電極１２，１２・・に対してベース基板２の接続電極３，３・・を接続することで、ＣＳＰ−ＩＣ４内の回路と、ベース基板２の外側底面や側面に設けられている電極端子１３，１３・・や補助電極端子６，６・・とが電気的に接続されることになる。
【００２２】
水晶振動部品１０は、上記図６に示したように、例えば浅い箱形形状のセラミック製の容器１０３に水晶片１０４を収容し、蓋１０５によって、容器１０３の内部を気密封止して形成される。また、その平面サイズは、例えば２．５ｍｍ×２．０ｍｍ以下にすることができる。
【００２３】
この場合、水晶片１０４は長方形の薄い板状で、両面に蒸着等で金属電極が形成され、この金属電極が容器１０３内に形成された電極引出部と導電性接着剤により接続されている。そして、この電極引出部からスルーホールや容器１０３の内層に形成された導電線路などを経由して、上述したＣＳＰ−ＩＣ４の上面に形成された上面電極５，５・・と接続されることになる。
【００２４】
従って、このように水晶発振器１によれば、水晶発振器の平面サイズをＣＳＰ−ＩＣ４のパッケージサイズまで小さくすることができる。
即ち、従来の水晶発振器では、図６〜図８から分かるように、ＩＣチップを容器内に収納するようにしているため、その平面サイズはＩＣチップより大きい発振回路の容器サイズに依存したものとなっていたが、本実施の形態の水晶発振器１では、発振回路部品をＣＳＰ−ＩＣ４により構成したことで、その平面サイズをＩＣチップのチップサイズまで小型することができるようになる。
従って、現時点では、水晶発振器１の平面サイズを水晶振動部品１０の小型化可能な平面サイズまで小さくすることができるものである。
【００２５】
また、この場合は温度センサーとしても機能する温度補償用回路が形成されているＣＳＰ−ＩＣ４が、水晶振動部品１０に直接接続されているため、温度補償回路によって水晶振動部品１０の的確な温度補償を行うことができるという利点がある。
さらにＣＳＰ−ＩＣ４と水晶振動部品１０との距離が近いため、ＣＳＰ−ＩＣ４内の回路と水晶振動部品１０を接続する配線パターンの長さを短くできるため、配線パターンのインダクタンスによる影響を最小限に抑えることができる。またその熱伝導性を高くすることができるなどの利点もある。
【００２６】
図４は、上記したような水晶発振器１の製造方法の一例を示した図である。
本実施の形態の水晶発振器１の製造工程としては、先ず、図４（ａ）に示すような複数のベース基板２が形成されたシート状セラミック基板２１に対して、同図（ｂ）に示すようにＣＳＰ−ＩＣ４を載置していく。このとき、ＣＳＰ−ＩＣ４の下面電極の位置と、ベース基板２上の接続電極３，３の位置とが対応するようにＣＳＰ−ＩＣ４を載せ置くようにしている。
そして、次の工程として上記のようにしてシート状セラミック基板２１の各ベース基板２に載置したＣＳＰ−ＩＣ４上に、別途作製した水晶振動部品１０を載せ置くようにしている。
この後、例えばリフローによってベース基板２の接続電極３，３・・とＣＳＰ−ＩＣ４の下面電極１２，１２・・、及びＣＳＰ−ＩＣ４の上面電極５，５・・と水晶振動部品１０の接続電極１１，１１とをハンダ接続することで、ベース基板２とＣＳＰ−ＩＣ４、及び水晶振動部品１０を電気的、機械的に接続する。
そして、シート状セラミック基板２１にＣＳＰ−ＩＣ４と水晶振動部品１０とが接続された状態で、シート状セラミック基板２１に形成されている分割線（図４（ａ）に示した破線）でシート状セラミック基板２１をベース基板２に分割すれば、図１に示したような水晶発振器１を得ることができる。
【００２７】
このようにすれば、水晶発振器１を作製するにあたって、ベース基板２に対してＣＳＰ−ＩＣ４を載置する工程、及びＣＳＰ−ＩＣ４に水晶振動部品１０を載置する工程が、シート状セラミック基板２１を利用して行うことができるため、水晶発振器１の製造を容易に行うことができる。
例えば、冶具にベース基板２を並べてＣＳＰ−ＩＣ４を接続する場合と比較すれば、ベース基板２を並べるための冶具、及び冶具にベース基板２を並べる工程が不要になるため、それだけ冶具と製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２８】
なお、上記図４に示した水晶発振器の作成方法はあくまでも一例であり、本発明としては、少なくとも、複数のベース基板２が一体で形成されている状態のもとで、ＣＳＰ−ＩＣ４と水晶振動部品１０を載置する工程が含まれていれば良いものとされる。
例えば、シート状セラミック基板２１に対してＣＳＰ−ＩＣ４を載置したら、次にリフローによりシート状セラミック基板２１の接続電極３，３・・とＣＳＰ−ＩＣ４の下面電極１２，１２・・を接合し、その後でＣＳＰ−ＩＣ４上に水晶振動部品１０を載置して、再度リフローによりＣＳＰ−ＩＣ４の上面電極５と水晶振動部品１０の接続電極１１，１１をハンダにより接続するようにして製造することも可能である。
【００２９】
また、これまで説明した水晶発振器１の構造はあくまでも一例であり、例えば図５に示すように、例えばＣＳＰ−ＩＣ４と水晶振動部品１０により構成することも可能である。つまり、ベース基板２を設けないで構成することも可能である。そして、その場合には、ベース基板２の厚み分だけ高さを低くすることができる。またベース基板２が不要になるため、その分の材料費も削減することができるという利点がある。
【００３０】
さらに、本実施の形態では、発振回路部品をチップサイズパッケージにより構成する場合を挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、発振回路部品はチップサイズ以外のサイズ、形状でパッケージ化したものでも良い。
また、発振回路部品は、必ずしもパッケージ化されている必要なく、ＣＳＰ−ＩＣ４の代わりにＩＣチップ自体を用いて構成することも可能である。
【００３１】
その場合も、ＩＣチップの半導体基板の両面に電極を形成し、これらの電極と、ＩＣチップにより構成した電子回路を、スルーホールなどにより電気的に接続しておく。そして、例えば図１に示したような構造であれば、ベース基板２上の接続電極３，３・・に対して、ＩＣチップの一方の電極を接続し、他方の電極を水晶振動部品１０の接続電極１１と接続するように構成すれば良い。
但し、パッケージＩＣの代わりにＩＣチップを用いて構成する場合は、ＩＣチップの回路面と、この回路面が接続される接続面との隙間には保護材として、例えばエポキシ系の接着剤などをアンダーフィル材として注入しておくことでＩＣチップの回路面を保護する必要があるのは言うまでもない。
【００３２】
また、例えば図５に示したような構造であれば、ＩＣチップの回路面の電極を水晶振動部品１０の接続電極１１と接続し、ＩＣチップの半導体基板に形成した電極を、外部電極端子に利用すれば実現することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、水晶発振器１として、温度補償形水晶発振器（ＴＣＸＯ）を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えば電圧制御形水晶発振器（ＶＣＸＯ；ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などの水晶振動子を利用した各種水晶発振器に適用可能である。また水晶発振器のみならずレゾネータなどの圧電素子を利用した圧電発振器にも適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の圧電発振器によれば、圧電振動部品の接続電極に、発振回路部品の上面に設けた上面電極を直接接合したことで、圧電発振器の平面サイズを発振回路部品の平面サイズまで小型することができるようになる。
特に、発振回路部品をＩＣチップをチップサイズのパッケージ部品で構成すれば、圧電発振器の平面サイズをＩＣチップのパッケージサイズまで小型化することが可能になる。
【００３５】
また、本発明の圧電発振器の製造方法によれば、複数のベース基板がシート状に形成されているシート状セラミック基板に対して前記発振回路部品を載置し、ベース基板に載置された前記発振回路部品上に対して前記圧電振動部品を載置すれば、シート状セラミック基板を利用してチップサイズパッケージに収納された発振回路部品と圧電振動部品を接合することが可能になる。
これにより、例えば、冶具にベース基板を並べて発振回路部品を接続する場合と比較すれば、ベース基板を並べるための冶具、及び冶具にベース基板を並べる工程が不要になるため、それだけ冶具と製造工程の簡略化を図ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態とされる水晶発振器の構造を説明するための分解斜視図である。
【図２】本実施の形態の水晶発振器の側面図及び底面図である。
【図３】チップサイズパッケージＩＣの構造を説明する説明図である。
【図４】本実施の形態の水晶発振器の製造方法の説明図である。
【図５】本実施の形態の水晶発振器の他の構造を示した図である。
【図６】従来の水晶発振器の容器構造を示した図である。
【図７】従来の水晶発振器の容器構造を示した図である。
【図８】従来の水晶発振器の他の容器構造を示した図である。
【符号の説明】
１水晶発振器、２ベース基板、３接続電極、４チップサイズパッケージＩＣ、５上面電極、１０水晶振動部品、１１接続電極、１２下面電極、１３電極端子、２１シート状セラミック基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibrator and an oscillation circuit are integrated, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic device such as a mobile phone, for example, a crystal oscillator using a crystal oscillator such as a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) has been widely used.
[0003]
Various structures of such a crystal oscillator have been proposed, and for example, a structure as shown in FIG. 6 is well known (Patent Document 1).
In the crystal oscillator 100 shown in FIG. 6, a shallow box-shaped container 101 made of, for example, ceramic contains an IC chip 102 constituting an oscillation circuit and the like. Then, the bottom of the container 103 is joined to the container 101.
A crystal piece 104 is accommodated in the container 103, and the inside of the container 103 is hermetically sealed with a lid 105 to form the crystal vibrating component 10.
[0004]
However, in the crystal oscillator 100 as shown in FIG. 7, although not shown, an underfill material is filled around the IC chip 102 in order to reinforce adhesion of the IC chip 102 mounted on the container 101. There is a need.
In order to inject the underfill material around the IC chip 102 housed inside the container 101, it is necessary to provide a space between the wall surface of the container 101 and the IC chip 102 for injecting the underfill material. Such a space hindered miniaturization.
[0005]
Therefore, a crystal oscillator having a structure as shown in FIG. 7 has been proposed as a crystal oscillator in consideration of the above points (Patent Document 2).
FIG. 7A is a diagram of the crystal oscillator viewed from above (the side where the piezoelectric vibrator is housed), and FIG. 7B is a diagram of the crystal oscillator viewed from below (the electrode terminal side).
In the crystal oscillator 110 shown in FIG. 7, as shown in FIG. 78A, a crystal piece 112 is accommodated in a concave portion provided on one side (upper side) of a container 111 formed by laminating ceramics. A lid 113 is provided at the opening to form a closed structure. Then, as shown in FIG. 2B, an IC chip 114 is mounted on the opposite side of the container 111.
[0006]
In such a crystal oscillator 110, pillar portions 115, 115,... Are provided at four corners of the container 111 so that the IC chip 114 does not contact a substrate on the device side (hereinafter, referred to as a “mounting substrate”). The electrode terminals 116, 116,... Are formed on the end surfaces of the pillars 115, 115,.
[0007]
However, in the crystal oscillator 110 shown in FIG. 7, since the portions where the electrode terminals 116, 116,... Are formed are columnar portions 115, 115,. There is a disadvantage that the strength is weak.
In addition, when the underfill material is filled in the IC chip 114 to adhere and reinforce the IC chip 114 mounted on the container 111, the underfill material may leak.
[0008]
Therefore, a crystal oscillator having a structure as shown in FIG. 8 has been proposed as a crystal oscillator in consideration of the above points (Patent Document 3).
In the crystal oscillator 120 shown in FIG. 8, at least one side between the electrode terminals is formed to be the wall 122 in order to secure the strength of the portion where the electrode terminals are formed in the container 121, so that the crystal oscillator 120 is resistant to external impact. The mechanical strength is improved.
Further, by forming the wall portion 122 in this manner, leakage of the underfill material is prevented.
[0009]
[Patent Document 1] JP-A-2000-315918 [Patent Document 2] JP-A-2000-299611 [Patent Document 3] JP-A-2002-164587
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, with the downsizing of the device side, further downsizing of the crystal oscillator is required. In the crystal oscillator 120 having the above-described structure, the strength of the container 121 of the oscillation circuit unit accommodating the IC chip is high. There is a limit to downsizing in such points. Therefore, it is difficult to further reduce the size of the above-described structure.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an extremely small-sized piezoelectric oscillator and a method of manufacturing such a piezoelectric oscillator.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a piezoelectric oscillator according to the present invention includes at least an IC chip having an oscillation circuit formed therein, an oscillation circuit component having an upper electrode and a lower electrode formed thereon, and a connection electrode formed on a bottom surface. A piezoelectric vibrating part is formed by accommodating a piezoelectric piece in the formed container, and a connection electrode of the piezoelectric vibrating part is joined to an upper electrode of the oscillation circuit part.
[0013]
According to the present invention, since the upper surface electrode of the oscillation circuit component is directly joined to the connection electrode of the piezoelectric vibration component, the planar size of the piezoelectric oscillator can be reduced to the planar size of the oscillation circuit component. It becomes possible to do.
[0014]
In addition, an oscillation circuit component having an upper surface electrode and a lower surface electrode formed on the base substrate of the present invention, at least an IC chip on which an oscillation circuit is formed, and A method of manufacturing a piezoelectric oscillator, comprising a piezoelectric vibrating component configured to house a piece and joining a connection electrode of the piezoelectric vibrating component to an upper electrode of the oscillation circuit component, includes a plurality of base substrates formed in a sheet shape. The method includes a step of placing an oscillation circuit component on the sheet-shaped ceramic substrate and a step of placing a piezoelectric vibration component on the oscillation circuit component placed on the base substrate. This makes it possible to join the oscillation circuit component and the piezoelectric vibration component using the sheet-like ceramic substrate.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
First, the structure of the crystal oscillator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of the crystal oscillator according to the present embodiment. FIG. 2A is a side view, and FIG. 2B is a bottom view.
FIG. 3A is a view of the package IC as viewed from above (the connection side of the piezoelectric vibrator), and FIG. 3B is a view as viewed from below (the base substrate side).
[0016]
The crystal oscillator 1 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, a temperature-compensated crystal oscillator (TCXO), and includes a base substrate 2, a chip-size package IC (or a chip-scale package IC) 4, which is an oscillation circuit component, and , And a crystal vibrating component 10.
The base substrate 2 is made of, for example, a rectangular ceramic as shown in FIG.
As shown in FIG. 2B, electrode terminals 13, 13,... Are formed on the outer bottom surface of such a base substrate 2. These electrode terminals 13, 13, ... can be connected to the surface of an island-shaped electrode (land) provided on a mounting board (not shown) on the device side on which the crystal oscillator 1 of the present embodiment is mounted. Is done.
[0017]
Also, on the inner bottom surface of the base substrate 2, connection electrodes 3, 3,... Connected to the lower electrodes 12, 12,... Formed on the CSP-IC 4 are provided.
Are connected to electrode terminals 13, 13,... Provided on the outer bottom surface of the base substrate 2 via a circuit pattern (not shown) formed on the base substrate 2. ing.
Some of the connection electrodes 3, 3,... Are also connected to auxiliary electrode terminals 6, 6,.
[0018]
The auxiliary electrode terminals 6, 6,... Are terminals for writing correction data for temperature correction for each crystal oscillator to a memory (not shown) in the CSP-IC 4 when manufacturing the crystal oscillator.
[0019]
In a chip size package IC (hereinafter referred to as “CSP-IC”) 4, a temperature compensation circuit and an oscillation circuit of the temperature compensated crystal oscillator are formed by an IC chip. And which IC chip is housed in a chip-sized package and formed. In this case, the plane size of the chip size package IC can be reduced to a size at least equal to or smaller than that of the crystal vibrating component 10.
[0020]
On the bottom surface of the CSP-IC 4, as shown in FIG. 3B, lower electrodes 12, 12,... Are formed by, for example, solder balls.
On the upper surface, upper surface electrodes 5 and 5 are formed as shown in FIG.
The upper electrodes 5, 5,... And the lower electrodes 12, 12,... Are electrically connected to a semiconductor substrate (for example, silicon) used for the CSP-IC 4 by forming through holes. I have.
In this case, the upper electrodes 5, 5,... Of the CSP-IC 4 are connected to the connection electrodes 11, 11 provided on the outer bottom surface of the crystal vibrating component 10.
The lower electrodes 12, 12,... Of the CSP-IC 4 are connected to the connection electrodes 3, 3,... Of the base substrate 2 using a conductive member such as solder or a conductive adhesive.
[0021]
That is, in the crystal oscillator 1 according to the present embodiment, the connection electrodes 11, 11 of the crystal vibrating component 10 are connected to the upper surface electrodes 5, 5,... Is electrically connected to the crystal vibrating component 10.
Also, by connecting the connection electrodes 3, 3,... Of the base substrate 2 to the lower electrodes 12, 12,... Of the CSP-IC 4, the circuit inside the CSP-IC 4 and the outer bottom surface and side surfaces of the base substrate 2 are connected. The provided electrode terminals 13 and 13 and the auxiliary electrode terminals 6 and 6 are electrically connected.
[0022]
As shown in FIG. 6, the crystal vibrating component 10 is formed by, for example, housing a crystal piece 104 in a shallow box-shaped ceramic container 103 and hermetically sealing the inside of the container 103 with a lid 105. You. The plane size can be, for example, 2.5 mm × 2.0 mm or less.
[0023]
In this case, the quartz piece 104 has a rectangular thin plate shape, and a metal electrode is formed on both surfaces by vapor deposition or the like. The metal electrode is connected to an electrode lead-out portion formed in the container 103 by a conductive adhesive. The upper electrode 5 is connected to the upper electrode 5 formed on the upper surface of the CSP-IC 4 through a through hole or a conductive line formed in the inner layer of the container 103. Become.
[0024]
Therefore, according to the crystal oscillator 1, the planar size of the crystal oscillator can be reduced to the package size of the CSP-IC4.
That is, in the conventional crystal oscillator, as can be seen from FIGS. 6 to 8, since the IC chip is housed in the container, the plane size depends on the container size of the oscillation circuit larger than the IC chip. However, in the crystal oscillator 1 of the present embodiment, the oscillating circuit component is configured by the CSP-IC 4, so that the plane size can be reduced to the chip size of the IC chip.
Therefore, at present, the planar size of the crystal oscillator 1 can be reduced to a planar size that allows the crystal vibrating component 10 to be reduced in size.
[0025]
In this case, since the CSP-IC 4 in which the temperature compensating circuit which also functions as a temperature sensor is formed is directly connected to the crystal vibrating component 10, the temperature compensating circuit can accurately compensate the temperature of the crystal vibrating component 10. There is an advantage that can be performed.
Further, since the distance between the CSP-IC 4 and the crystal vibrating component 10 is short, the length of the wiring pattern connecting the circuit in the CSP-IC 4 and the crystal vibrating component 10 can be shortened, so that the influence of the inductance of the wiring pattern is minimized. Can be suppressed. There is also an advantage that the thermal conductivity can be increased.
[0026]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing the crystal oscillator 1 as described above.
As a manufacturing process of the crystal oscillator 1 of the present embodiment, first, a sheet-like ceramic substrate 21 on which a plurality of base substrates 2 are formed as shown in FIG. CSP-IC4 is placed as described above. At this time, the CSP-IC 4 is placed so that the position of the lower surface electrode of the CSP-IC 4 corresponds to the position of the connection electrodes 3 and 3 on the base substrate 2.
Then, as a next step, the separately manufactured quartz vibrating component 10 is placed on the CSP-IC 4 placed on each base substrate 2 of the sheet-like ceramic substrate 21 as described above.
Thereafter, the connection electrodes 3, 3,... Of the base substrate 2 and the lower electrodes 12, 12,... Of the CSP-IC 4, and the upper electrodes 5, 5,. The base substrate 2 is electrically and mechanically connected to the CSP-IC 4 and the crystal vibrating component 10 by soldering the bases 11 and 11.
Then, in a state where the CSP-IC 4 and the quartz-crystal vibrating component 10 are connected to the sheet-shaped ceramic substrate 21, the sheet-shaped ceramic substrate 21 is divided by a dividing line (dashed line shown in FIG. 4A). If the ceramic substrate 21 is divided into the base substrate 2, the crystal oscillator 1 as shown in FIG. 1 can be obtained.
[0027]
In this way, when manufacturing the crystal oscillator 1, the step of mounting the CSP-IC 4 on the base substrate 2 and the step of mounting the crystal vibrating component 10 on the CSP-IC 4 are performed by the sheet-like ceramic substrate 21. Therefore, the crystal oscillator 1 can be easily manufactured.
For example, as compared with a case where the CSP-IC 4 is connected by arranging the base substrate 2 on the jig, a jig for arranging the base substrate 2 and a process of arranging the base substrate 2 on the jig are not required. Can be simplified.
[0028]
Note that the method for manufacturing the crystal oscillator shown in FIG. 4 is merely an example, and the present invention relates to a method in which the CSP-IC 4 and the crystal oscillator are formed at least in a state where a plurality of base substrates 2 are integrally formed. It suffices that a step of placing the component 10 is included.
For example, after the CSP-IC 4 is mounted on the sheet-like ceramic substrate 21, the connection electrodes 3, 3,... Of the sheet-like ceramic substrate 21 and the lower electrodes 12, 12,. After that, the crystal vibrating component 10 is mounted on the CSP-IC 4 and the upper electrode 5 of the CSP-IC 4 and the connection electrodes 11, 11 of the crystal vibrating component 10 are connected by soldering again by reflow. Is also possible.
[0029]
In addition, the structure of the crystal oscillator 1 described so far is only an example. For example, as shown in FIG. 5, the crystal oscillator 1 can be configured by the CSP-IC 4 and the crystal vibration component 10. That is, it is also possible to configure without providing the base substrate 2. In this case, the height can be reduced by the thickness of the base substrate 2. Further, since the base substrate 2 becomes unnecessary, there is an advantage that the material cost can be reduced accordingly.
[0030]
Further, in the present embodiment, the case where the oscillation circuit component is configured by a chip size package is described, but this is merely an example, and the oscillation circuit component may be packaged in a size and shape other than the chip size. good.
Further, the oscillation circuit component does not necessarily need to be packaged, and can be configured using the IC chip itself instead of the CSP-IC 4.
[0031]
Also in this case, electrodes are formed on both surfaces of the semiconductor substrate of the IC chip, and these electrodes are electrically connected to an electronic circuit constituted by the IC chip through through holes or the like. For example, if the structure is as shown in FIG. 1, one electrode of the IC chip is connected to the connection electrodes 3, 3,... On the base substrate 2, and the other electrode is What is necessary is just to comprise so that it may connect with the connection electrode 11.
However, when an IC chip is used in place of the package IC, a gap between the circuit surface of the IC chip and the connection surface to which this circuit surface is connected is provided with a protective material such as an epoxy-based adhesive. Needless to say, it is necessary to protect the circuit surface of the IC chip by injecting it as an underfill material.
[0032]
For example, in the case of the structure shown in FIG. 5, the electrodes on the circuit surface of the IC chip are connected to the connection electrodes 11 of the crystal vibrating component 10, and the electrodes formed on the semiconductor substrate of the IC chip are used as external electrode terminals. It can be realized if used.
[0033]
In the present embodiment, the temperature-compensated crystal oscillator (TCXO) has been described as an example of the crystal oscillator 1. However, this is merely an example, and for example, a voltage-controlled crystal oscillator (VCXO; Voltage Controlled Crystal). The present invention is applicable to various crystal oscillators using a crystal oscillator such as an Oscillator. Further, the present invention can be applied not only to a crystal oscillator but also to a piezoelectric oscillator using a piezoelectric element such as a resonator.
[0034]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the piezoelectric oscillator of the present invention, the planar size of the piezoelectric oscillator is reduced by directly bonding the upper electrode provided on the upper surface of the oscillation circuit component to the connection electrode of the piezoelectric vibration component. The size of the oscillation circuit component can be reduced to the plane size.
In particular, if the oscillation circuit component is configured by using an IC chip as a chip-sized package component, the planar size of the piezoelectric oscillator can be reduced to the package size of the IC chip.
[0035]
According to the method for manufacturing a piezoelectric oscillator of the present invention, the oscillation circuit component is mounted on a sheet-like ceramic substrate in which a plurality of base substrates are formed in a sheet shape, and the base circuit is mounted on the base substrate. When the piezoelectric vibration component is placed on the oscillation circuit component, the oscillation circuit component housed in the chip size package and the piezoelectric vibration component can be joined using the sheet-like ceramic substrate.
This eliminates the need for a jig for arranging the base substrate and a process for arranging the base substrate in the jig, for example, as compared with a case where the base substrate is arranged in a jig and the oscillation circuit components are connected. Can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a structure of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view and a bottom view of the crystal oscillator according to the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a chip size package IC.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the crystal oscillator according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing another structure of the crystal oscillator according to the present embodiment.
FIG. 6 is a view showing a container structure of a conventional crystal oscillator.
FIG. 7 is a view showing a container structure of a conventional crystal oscillator.
FIG. 8 is a view showing another container structure of a conventional crystal oscillator.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 crystal oscillator, 2 base substrate, 3 connection electrode, 4 chip size package IC, 5 upper electrode, 10 crystal vibrating component, 11 connection electrode, 12 lower electrode, 13 electrode terminal, 21 sheet ceramic substrate

Claims

An oscillation circuit component having at least an IC chip on which an oscillation circuit is formed, and having an upper electrode and a lower electrode formed thereon,
Consisting of a piezoelectric vibrating part configured to house a piezoelectric piece in a container having a connection electrode formed on the bottom surface,
A piezoelectric oscillator comprising a connection electrode of the piezoelectric vibrating component joined to a top electrode of the oscillation circuit component.

The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the oscillation circuit component is a package component containing the IC chip.

The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the oscillation circuit component has the lower surface electrode joined to a connection electrode formed on a base substrate.

Oscillation circuit components having a base substrate, at least an IC chip having an oscillation circuit formed thereon, having an upper electrode and a lower electrode formed thereon, and a piezoelectric piece housed in a container having a connection electrode formed on the bottom surface. And a method of manufacturing a piezoelectric oscillator comprising a piezoelectric vibrating component configured by joining a connection electrode of the piezoelectric vibrating component to a top electrode of the oscillation circuit component.
A step of mounting the oscillation circuit component on a sheet-like ceramic substrate in which a plurality of base substrates are formed in a sheet shape,
Mounting the piezoelectric vibration component on the oscillation circuit component mounted on the base substrate,
A method for manufacturing a piezoelectric oscillator, comprising: