JP2006054784A - Piezoelectric oscillator and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電発振器および圧電発振器の製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator and a method for manufacturing a piezoelectric oscillator.
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはIC(集積回路)カード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電発振器は広く使用されている。
従来の圧電発振器は、セラミックからなる複数の基板を積層して形成されたパッケージの内部空間内に配置された圧電振動片および発振回路素子を有しているものがある。圧電振動片は、パッケージ内に内蔵されているが、パッケージの蓋体の表面にはIC(集積回路)チップが実装されている。ICチップと圧電振動片とを電気的に接続する電気パッドが、セラミックからなる複数の基板を利用して配線を引き回してパッケージの上面の周囲に配置されている。また、圧電振動片を検査する端子が圧電発振器の裏面の凹部に配置されている(たとえば特許文献1参照)。
Some conventional piezoelectric oscillators have a piezoelectric vibrating piece and an oscillation circuit element disposed in an internal space of a package formed by stacking a plurality of ceramic substrates. The piezoelectric vibrating piece is built in the package, and an IC (integrated circuit) chip is mounted on the surface of the lid of the package. An electric pad for electrically connecting the IC chip and the piezoelectric vibrating piece is arranged around the upper surface of the package by routing wiring using a plurality of ceramic substrates. Further, a terminal for inspecting the piezoelectric vibrating piece is disposed in a recess on the back surface of the piezoelectric oscillator (see, for example, Patent Document 1).
ところが、従来の圧電発振器を使用すると、次のような問題がある。すなわち、ICチップと圧電振動片とを電気的に接続する電気パッドが、セラミックからなる複数の基板を利用して配線を引き回しているため、配線が長くなり不要な寄生容量が多くなってしまう。また圧電発振器が小型化した場合に、圧電振動片を検査する端子が圧電発振器の裏面の凹部に配置しているため、圧電発振器を実装する実装端子のスペースを確保できず、基板へ実装した際の実装強度が十分確保できなくなってしまう。また圧電発振器を圧電振動子単体として使用するには、パッケージのコストが高い。これはパッケージの内部配線が複雑なためである。
そこで本発明は上記課題を解消し、圧電発振器のみならず圧電振動子としても兼用できるようにして製造コストを抑えることができ、不要な寄生容量を低減することができ、実装強度が十分確保できる実装端子サイズを確保できる圧電発振器および圧電発振器の製造方法を提供することを目的としている。
However, the use of a conventional piezoelectric oscillator has the following problems. That is, since the electrical pads that electrically connect the IC chip and the piezoelectric vibrating reed route the wiring using a plurality of ceramic substrates, the wiring becomes long and unnecessary parasitic capacitance increases. In addition, when the piezoelectric oscillator is downsized, the terminals for inspecting the piezoelectric vibrating reed are arranged in the recesses on the back of the piezoelectric oscillator, so it is not possible to secure the mounting terminal space for mounting the piezoelectric oscillator. It will not be possible to secure sufficient mounting strength. Further, in order to use the piezoelectric oscillator as a single piezoelectric vibrator, the cost of the package is high. This is because the internal wiring of the package is complicated.
Therefore, the present invention solves the above-described problems, and can be used not only as a piezoelectric oscillator but also as a piezoelectric vibrator, so that manufacturing costs can be suppressed, unnecessary parasitic capacitance can be reduced, and sufficient mounting strength can be secured. An object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator capable of securing a mounting terminal size and a method for manufacturing the piezoelectric oscillator.
上記目的は第1の発明にあっては、基板に対して、内部に圧電振動片を収容しているキャビティーを有するパッケージの開放端部が接合されており、前記基板とは反対側に位置する前記パッケージの表面には回路素子が実装されていることを特徴とする圧電発振器により、達成される。
第1の発明の構成によれば、基板に対して内部に圧電振動片を収容しているキャビティーを有するパッケージの開放端部が接合されている。回路素子は、基板とは反対側に位置するパッケージの表面に実装されている。
According to the first aspect of the present invention, the open end of a package having a cavity containing a piezoelectric vibrating piece is bonded to the substrate, and the object is positioned on the opposite side of the substrate. This is achieved by a piezoelectric oscillator characterized in that a circuit element is mounted on the surface of the package.
According to the configuration of the first invention, the open end portion of the package having the cavity accommodating the piezoelectric vibrating piece is bonded to the substrate. The circuit element is mounted on the surface of the package located on the side opposite to the substrate.
これにより、回路素子は、圧電振動片に対してたとえば発振回路素子として用いることができる。パッケージの開放端部が基板に対して接合され、回路素子は基板とは反対側のパッケージの表面に実装するだけで圧電発振器を構成することができる。
そして、パッケージおよびその内部の圧電振動片を、圧電振動子単体として使用する場合には、このパッケージの開放端部に対して蓋体によりパッケージ内を気密封止するだけで、圧電振動子として構成することができる。
このことから、圧電振動片を収容したパッケージは、圧電振動子および圧電発振器の両方に兼用でき、圧電発振器としての製造コストを抑えることができる。
また、回路素子がパッケージの表面に実装されるので、圧電振動片と回路素子の電気的接続は、配線長を短くすることができるので、不要な寄生容量を低減することができる。そして、実装強度が十分確保できる実装端子サイズの圧電発振器が提供できる。
Thereby, a circuit element can be used as an oscillation circuit element with respect to a piezoelectric vibrating piece, for example. The open end of the package is bonded to the substrate, and the circuit element can be mounted on the surface of the package opposite to the substrate to constitute a piezoelectric oscillator.
When the package and the piezoelectric vibrating piece inside the package are used as a single piezoelectric vibrator, the inside of the package is simply hermetically sealed with a lid to the open end of the package. can do.
Therefore, the package containing the piezoelectric vibrating piece can be used as both a piezoelectric vibrator and a piezoelectric oscillator, and the manufacturing cost as a piezoelectric oscillator can be suppressed.
In addition, since the circuit element is mounted on the surface of the package, the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can shorten the wiring length, thereby reducing unnecessary parasitic capacitance. In addition, a piezoelectric oscillator having a mounting terminal size that can ensure sufficient mounting strength can be provided.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記基板の配線部と前記回路素子の間と、前記圧電振動片の外部端子と前記回路素子の間を、電気的および/または機械的に接続する導電部材が樹脂により封止されていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、基板の配線部と回路素子の間と、圧電振動片の外部端子と回路素子の間を、電気的および/または機械的に接続する導電部材が樹脂により封止されている。
これにより、基板の配線部と回路素子との間、圧電振動片の外部端子と回路素子の間を電気的および/または機械的に接続する導電部材が、樹脂により封止できるので、確実に電気的に絶縁して保護できる。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, between the wiring portion of the substrate and the circuit element, and between the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element, electrically and / or mechanically. The conductive member to be connected is sealed with resin.
According to the configuration of the second invention, the conductive member that electrically and / or mechanically connects between the wiring portion of the substrate and the circuit element and between the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element is sealed with resin. It has been stopped.
As a result, the conductive member that electrically and / or mechanically connects between the wiring portion of the substrate and the circuit element, and between the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can be sealed with the resin, so that the electric Can be insulated and protected.
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、前記基板は平板であることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、基板が平板であることから、この平板の上にパッケージの開放端部を接合できる。その場合の基板の形状は最も単純な形状にすることができ、基板に対するパッケージの開放端部の接合が容易でありコストダウンを図ることができる。
According to a third invention, in the first invention or the second invention, the substrate is a flat plate.
According to the structure of 3rd invention, since the board | substrate is a flat plate, the open end part of a package can be joined on this flat plate. In this case, the shape of the substrate can be the simplest, and the open end portion of the package can be easily bonded to the substrate, thereby reducing the cost.
第4の発明は、第1の発明または第2の発明の構成において、前記基板は、前記パッケージを収容する断面凹形状を有し、前記パッケージの前記開放端部は前記基板の内底面に接合されることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、基板は、パッケージを収容する断面凹形状を有していて、パッケージの開放端部は基板の内底面に接合される。
これにより、基板の開放された端部と回路素子との間で電気的な接続を行うことができるので、基板と回路素子との間の電気的な配線長を短くすることができ、不要な寄生容量を低減できる。また、圧電振動片と回路素子との間の電気的な配線長と、基板の開放された端部と回路素子との間の電気的な配線長に関して、高さ方向のギャップが小さいために、樹脂により封止する場合に樹脂を充填する際に生じる電気的な接続配線の流れ現象を低減することができる。
According to a fourth invention, in the configuration of the first invention or the second invention, the substrate has a concave cross-sectional shape for accommodating the package, and the open end portion of the package is bonded to the inner bottom surface of the substrate. It is characterized by being.
According to the configuration of the fourth invention, the substrate has a concave cross-sectional shape for accommodating the package, and the open end of the package is joined to the inner bottom surface of the substrate.
As a result, electrical connection can be made between the open end of the substrate and the circuit element, so that the electrical wiring length between the substrate and the circuit element can be shortened, which is unnecessary. Parasitic capacitance can be reduced. In addition, since the gap in the height direction is small with respect to the electrical wiring length between the piezoelectric vibrating piece and the circuit element, and the electrical wiring length between the open end of the substrate and the circuit element, In the case of sealing with resin, it is possible to reduce the flow phenomenon of electrical connection wiring that occurs when the resin is filled.
第5の発明は、第3の発明の構成において、前記基板の配線部と前記回路素子の間および前記圧電振動片の外部端子と前記回路素子の間は、ワイヤーにより電気的に接続されていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、ワイヤーにより電気的に接続されている。
これにより、ワイヤーを用いてそれぞれの電気的な接続を確実に行うことができる。
According to a fifth invention, in the configuration of the third invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by wires. It is characterized by that.
According to the configuration of the fifth invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by the wire.
Thereby, each electrical connection can be reliably performed using a wire.
第6の発明は、第4の発明の構成において、前記基板の配線部と前記回路素子の間および前記圧電振動片の外部端子と前記回路素子の間は、ワイヤーにより電気的に接続されていることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、ワイヤーにより電気的に接続されている。
これにより、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、ワイヤーにより確実に電気的に接続することができる。
In a sixth aspect based on the fourth aspect, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by wires. It is characterized by that.
According to the configuration of the sixth invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by the wire.
Thereby, between the wiring part of a board | substrate and a circuit element and between the external terminal of a piezoelectric vibrating piece and a circuit element can be reliably electrically connected with a wire.
第7の発明は、第4の発明の構成において、前記基板の配線部と前記回路素子の間および前記圧電振動片の外部端子と前記回路素子の間は、バンプにより電気的に接続されていることを特徴とする。
第7の発明の構成によれば、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、バンプにより電気的に接続されている。
これにより、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、バンプにより電気的に確実に接続でき、配線長を短くすることができる。
According to a seventh invention, in the configuration of the fourth invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by bumps. It is characterized by that.
According to the configuration of the seventh invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element are electrically connected by the bump.
Thus, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can be electrically and reliably connected by the bump, and the wiring length can be shortened.
上記目的は、第8の発明にあっては、基板に対してパッケージを接合して回路素子を実装することにより圧電発振器を製造する方法であって、前記基板に対して、内部に圧電振動片を収容しているキャビティーを有するパッケージの開放端部を接合する接合ステップと、前記基板とは反対側に位置する前記パッケージの表面に回路素子を実装する実装ステップと、を有することを特徴とする圧電発振器の製造方法により、達成される。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric oscillator by bonding a package to a substrate and mounting a circuit element on the substrate. A bonding step of bonding an open end portion of a package having a cavity containing a circuit board, and a mounting step of mounting a circuit element on the surface of the package located on the opposite side of the substrate. This is achieved by a method for manufacturing a piezoelectric oscillator.
第8の発明の構成によれば、接合ステップでは、基板に対して内部に圧電振動片を収容しているキャビティーを有するパッケージの開放端部を接合する。
実装ステップでは、基板とは反対側に位置するパッケージの表面に回路素子を実装する。
これにより、回路素子は、圧電振動片に対してたとえば発振回路素子として用いることができる。パッケージの開放端部が基板に対して接合され、回路素子は基板とは反対側のパッケージの表面に実装するだけで圧電発振器を構成することができる。
そして、パッケージおよびその内部の圧電振動片を、圧電振動子単体として使用する場合には、このパッケージの開放端部に対して蓋体によりパッケージ内を気密封止するだけで、圧電振動子として構成することができる。
このことから、圧電振動片を収容したパッケージは、圧電振動子および圧電発振器の両方に兼用でき、圧電発振器としての製造コストを抑えることができる。
また、回路素子がパッケージの表面に実装されるので、圧電振動片と回路素子の電気的接続は、配線長を短くすることができるので、不要な寄生容量を低減することができる。
According to the configuration of the eighth invention, in the joining step, the open end portion of the package having the cavity accommodating the piezoelectric vibrating piece inside is joined to the substrate.
In the mounting step, the circuit element is mounted on the surface of the package located on the side opposite to the substrate.
Thereby, a circuit element can be used as an oscillation circuit element with respect to a piezoelectric vibrating piece, for example. The open end of the package is bonded to the substrate, and the circuit element can be mounted on the surface of the package opposite to the substrate to constitute a piezoelectric oscillator.
When the package and the piezoelectric vibrating piece inside the package are used as a single piezoelectric vibrator, the inside of the package is simply hermetically sealed with a lid to the open end of the package. can do.
Therefore, the package containing the piezoelectric vibrating piece can be used as both a piezoelectric vibrator and a piezoelectric oscillator, and the manufacturing cost as a piezoelectric oscillator can be suppressed.
In addition, since the circuit element is mounted on the surface of the package, the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can shorten the wiring length, thereby reducing unnecessary parasitic capacitance.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の圧電発振器の第1の実施形態を示している。
図1に示す圧電発振器30は、圧電振動子35、回路素子の一例であるICチップ50、樹脂51、基板60などを有している。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention.
A piezoelectric oscillator 30 shown in FIG. 1 includes a piezoelectric vibrator 35, an IC chip 50 as an example of a circuit element, a resin 51, a substrate 60, and the like.
ICチップ50は、たとえば好ましくは圧電振動子35の圧電振動片32を駆動する発振回路を構成する発振回路素子であり、たとえば半導体集積回路素子である。ICチップ50は、たとえば1つまたは複数の集積回路またはコンデンサなどの電子部品が使用されており、少なくとも圧電振動片32を励振させるための所定の回路構造を含んでいる。
圧電振動子35は、汎用性のある製品が用いられており、ここではパッケージ61とそのパッケージ61のキャビティー62の中に収容された圧電振動片32を有している。
The IC chip 50 is, for example, preferably an oscillation circuit element that constitutes an oscillation circuit that drives the piezoelectric vibrating
The piezoelectric vibrator 35 is a versatile product, and here has a
圧電振動子35のパッケージ61は、たとえば絶縁材料として酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成型して形成される複数の基板を積層した後に、焼結して形成されたものである。このパッケージ61は、断面略U字型を有する矩形の箱形状に形成されている。パッケージ61の内部のキャビティー62の中には、圧電振動片32が収容されている。
パッケージ61の本体部68の表面69には、外部端子64,65を有している。外部端子64は、パッケージ61のビアホール46を通じてキャビティー62内の導電性接着剤45に電気的に接続されている。圧電振動片32の表面に設けられた引出し電極47は、この導電性接着剤45を用いて硬化させることで電気的かつ機械的に接合されている。
The
The
圧電振動片32は、たとえば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができ、たとえば、水晶ウエハを定められた方向に沿って、矩形にカットした所謂ATカット振動片や、音叉型の振動片を用いることができる。
本実施形態の場合には、圧電振動片32は、励振電極(図示せず)とこの励振電極に接続された引出し電極47を有していて、ATカット振動片を用いている。励振電極は駆動用の電極として圧電振動片32の表面に形成されている。
The piezoelectric vibrating
In the case of this embodiment, the piezoelectric vibrating
図1に示すように、圧電振動子35のパッケージ61には、4つの辺部において開放端部66を有している。この開放端部66は、図1においてZ2方向である下向きに向けた状態で、基板60の内面60Aに対してたとえばロウ材67を用いて接合されている。これにより、キャビティー62は、パッケージ61と基板60の内面60Aにより密封され、圧電振動片32はキャビティー62内で気密封止されている。
ロウ材67は、低融点ガラスや金やスズ等を用いることができ、加熱して加圧することでパッケージ61の開放端部66が基板60の内面60Aに固定される。
As shown in FIG. 1, the
The
図1のICチップ50は、パッケージ61の本体部68の表面69に対して、たとえばエポキシ系やシリコン系の接着剤を用いて固定されている。
基板60は、各種の材質のものを採用することができる。基板60の外面60B側には実装端子部71が形成されている。この基板60の内面60A側には配線部73が形成されている。
The IC chip 50 in FIG. 1 is fixed to the
The substrate 60 can be made of various materials. A mounting
電気的な配線部としてのワイヤー80は、ICチップ50の電極部50Aとパッケージ61の外部端子64の間をワイヤボンディングすることによりICチップ50と圧電振動片32を電気的に接続している。またICチップ50の別の電極部(図示を省略)は、基板60の配線部73に対して別のワイヤー81により電気的に接続している。ICチップ50のさらに別の電極部50Bは、基板60の配線部73に対してさらに別のワイヤー82により電気的に接続している。ワイヤーは導電材の一例である。
The wire 80 as an electrical wiring portion electrically connects the IC chip 50 and the piezoelectric vibrating
図2は、図1のパッケージ61の1つの角部分の構造例を示している。パッケージ61の角部分61Aの部分にはキャスタレーション85が形成されている。このキャスタレーション85は、パッケージ61のZ2方向に形成されていて、外部端子64Aと基板60の配線部73のはんだ部73Aは、このキャスタレーション85を通じて電気的に接続されている例を示している。このはんだ部73Aは、反対側の実装端子部71にたとえば電気的に接続されている。
外部端子64Aは、たとえば略L字型に形成されており、この外部端子64Aの付近には外部端子64Bが形成されている。外部端子64Bと外部端子64Aは外部端子64を構成している。外部端子64Bは、たとえば略正方形状の端子である。このように外部端子64Aと外部端子64Bを区別して電気的に別構造とすることにより図3に示すようなメリットがある。
FIG. 2 shows an example of the structure of one corner portion of the
The
図3(A)は、たとえばパッケージ61の外部端子64,65の形成例を示していて、この形成例は圧電振動子単体として用いる場合の外部端子の形成例である。図3(B)は、圧電発振器として圧電振動子35を利用する場合のパッケージ61の外部端子の形成例である。
図3(A)では、外部端子64,64は、圧電振動片32を電気的に接続するための端子である。残りの2つの外部端子65,65はオープン端子とグランド端子である。図3(B)に示す圧電発振器として用いる場合のパッケージ61の場合には、外部端子64は電源端子であり、もう1つの外部端子64はオープンまたは電源端子である。残りの外部端子65はOUT端子であり、もう1つの外部端子65はグランド端子である。
従って、パッケージ61の外部端子64,65は、圧電振動子と圧電発振器として使用した場合、端子機能が異なっている。つまり、外部端子64の左上は、圧電振動子の場合には圧電振動片と電気的に接続された端子であり、圧電発振器の場合には圧電発振器の電源端子として使用する。
FIG. 3A shows an example of forming the
In FIG. 3A, the external terminals 64 and 64 are terminals for electrically connecting the piezoelectric vibrating
Accordingly, the
パッケージ61が、圧電振動子単体として用いることができるとともに、圧電発振器の構成部品としても使用できるようにするためには、たとえば図3(C)に示すような外部端子構造を採用するのが望ましい。図3(C)に示すように、外部端子64は、図2に示すような外部端子64Aともう1つの外部端子64Bから構成されている。
図3(C)の兼用構造のパッケージ61が圧電振動子として用いられる場合には、正方形状の外部端子64B,64Bの間には、圧電振動片32を電気的に接続する。外部端子64Aは、オープン端子である。外部端子65はオープン端子またはグランド端子である。圧電振動子をユーザ基板に実装した際には、外部端子64A,64Bの両方にはんだが付着するので、ユーザ基板に対して十分な接合強度が得られる。
また、図3(C)の兼用構造のパッケージ61が圧電発振器として用いられる場合には、外部端子64B,64Bの間には、圧電振動片32を電気的に接続する。また、外部端子64A,64A,65,65には、それぞれICチップ50の電源、オープン又は電源、OUT、グランド機能を持った電極部とワイヤにて電気的に接続される。
このような図3(C)の外部端子の構造を採用することにより、図1に示す圧電振動子35が、圧電振動子単体としても用いることができるし、圧電発振器30の構成部品としても用いることができる。
In order to enable the
When the
3C is used as a piezoelectric oscillator, the piezoelectric vibrating
By adopting such an external terminal structure of FIG. 3C, the piezoelectric vibrator 35 shown in FIG. 1 can be used as a single piezoelectric vibrator or as a component of the piezoelectric oscillator 30. be able to.
次に、図1に示す圧電発振器30の製造方法について説明する。
接合ステップ
圧電発振器30を製造する場合には、既にパッケージ61のキャビティー62の中には導電性接着剤45を用いて圧電振動片32が電気的にかつ機械的に接合して実装されている。
この接合ステップでは、圧電振動子35のパッケージ61は、その開放端部66をZ2方向に向けて、すなわちキャビティー62側を下側へ向けて基板60の内面60Aに対してロウ材67を用いて接合して機械的に固定する。この後、外部端子64,65を用いて、圧電振動子35の検査を行う。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric oscillator 30 shown in FIG. 1 will be described.
When manufacturing the joining step piezoelectric oscillator 30, the piezoelectric vibrating
In this bonding step, the
実装ステップ
次に、実装ステップでは、ICチップ50がパッケージ61の本体部68の表面69に対して接着剤により固定して実装される。そしてICチップ50の各電極部は基板60の配線部73に対してワイヤー80,81,82を用いて電気的に接続する。ICチップ50がパッケージ61の表面69に載せて実装する構造である。この表面69は基板60の内面60Aに対して反対側に位置する面である。ICチップ50と基板60の配線部73との間、およびICチップ50とパッケージ61の外部端子64,65との間は、ワイヤー80〜82を用いてワイヤーボンディングにより電気的に接続することができるので、それぞれ電気的配線長を比較的短くすることができる。
樹脂封止ステップ
次に、樹脂51が基板60の内面60Aとパッケージ61の周囲およびICチップ50を覆うようにしてZ1方向に充填されることにより、樹脂51はICチップ50、圧電振動子35および基板60の内面60A側を電気的に絶縁して保護することができる。
なお、基板60はシート形状にして、複数の圧電発振器を接合ステップから樹脂封止ステップにより形成した後に、ダイシング等により個片化してもよい。
Mounting Step Next, in the mounting step, the IC chip 50 is mounted by being fixed to the
Resin sealing step Next, the resin 51 is filled in the Z1 direction so as to cover the
The substrate 60 may be formed into a sheet shape, and a plurality of piezoelectric oscillators may be formed by dicing or the like after forming a plurality of piezoelectric oscillators from the bonding step to the resin sealing step.
図1に示す第1の実施形態の圧電発振器30では、パッケージ61の表面69にICチップ50が実装されていて、圧電振動片32とICチップ50との電気的な配線長を短くすることができるので、不要な寄生容量を低減することができる。
また、図1に示す圧電発振器30に用いる圧電振動子35は、図4に示す圧電振動子35の単体として使用する場合にもそのまま用いることができる。すなわち、図4に示す圧電振動子35を単体として用いる場合には、図1の圧電発振器30で使用されているパッケージ61をそのまま利用して、パッケージ61の開放端部66に対してロウ材91を用いて蓋体93を固定する。これにより、パッケージ61のキャビティー62内には圧電振動片32が気密封止され、単体の圧電振動子35として用いることができる。
このために、本発明の圧電発振器30の実施形態の圧電振動子35は、圧電発振器30を構成する要素としても、あるいは図4に示すような圧電振動子35単体としても兼用して使用することができる。このことから圧電発振器30を製造する際のコストを抑えることができる。
In the piezoelectric oscillator 30 of the first embodiment shown in FIG. 1, the IC chip 50 is mounted on the
Further, the piezoelectric vibrator 35 used in the piezoelectric oscillator 30 shown in FIG. 1 can be used as it is even when used as a single body of the piezoelectric vibrator 35 shown in FIG. That is, when the piezoelectric vibrator 35 shown in FIG. 4 is used as a single unit, the
For this reason, the piezoelectric vibrator 35 of the embodiment of the piezoelectric oscillator 30 of the present invention is used as an element constituting the piezoelectric oscillator 30 or as a single piezoelectric vibrator 35 as shown in FIG. Can do. Therefore, the cost for manufacturing the piezoelectric oscillator 30 can be suppressed.
本発明の第2の実施形態
図5は、本発明の第2の実施形態である。図5に示す第2の実施形態では、基板60の内面60A側に金属パターン99が形成されている。この金属パターン99は、圧電振動子35の電気的なシールドを行うことでき、しかも、パッケージ61は、ロウ材67を介して金属パターン99に対してより気密でより精度の高い金属封止をすることができる。
図5の第2の実施形態のその他の構成要素は、図1に示す第1の実施形態の対応する構成要素と同じであるのでその説明を用いる。
Second Embodiment of the Present Invention FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in FIG. 5, a metal pattern 99 is formed on the inner surface 60 </ b> A side of the substrate 60. The metal pattern 99 can electrically shield the piezoelectric vibrator 35, and the
The other constituent elements of the second embodiment in FIG. 5 are the same as the corresponding constituent elements of the first embodiment shown in FIG.
本発明の第3の実施形態
図6は、本発明の圧電発振器の第3の実施形態を示している。
図6に示す圧電発振器30は、図1に示す圧電発振器30に比べると、圧電振動子35とICチップ50の構造は同じものを採用している。
しかし、図6に示す圧電発振器30の基板160の構造と樹脂151の形状が異なる。
そこで、圧電振動子35の構造とICチップ50の構造については、図1の対応する説明を利用し、ここでは、基板160の構造と樹脂151の形状について説明する。
Third Embodiment of the Invention FIG. 6 shows a third embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention.
The piezoelectric oscillator 30 shown in FIG. 6 employs the same structure of the piezoelectric vibrator 35 and the IC chip 50 as compared to the piezoelectric oscillator 30 shown in FIG.
However, the structure of the substrate 160 of the piezoelectric oscillator 30 shown in FIG.
Therefore, with respect to the structure of the piezoelectric vibrator 35 and the structure of the IC chip 50, the corresponding description in FIG. 1 is used, and here, the structure of the substrate 160 and the shape of the resin 151 will be described.
基板160は、断面凹形状を有している矩形の箱形状のものである。基板160の中にはパッケージ61が収容されている。基板160の内底面160Aに対しては、圧電振動子35のパッケージ61の開放端部66が、ロウ材67を用いて機械的にかつ電気的に分離するように接合されている。これによって、パッケージ61と内底面160Aは、キャビティー62を封止して形成しており、圧電振動片32はキャビティー62内において気密封止されている。
基板160の開放された上方端部170は、たとえば図6の例では本体部68の表面69と略同じ位置までZ1方向に突出して形成されている。上方端部170には配線部73が形成されている。この配線部73は本体部68の外部端子64,65とZ1方向に関して略同じ高さ位置に形成されているのが特徴的である。
The substrate 160 has a rectangular box shape having a concave cross section. A
For example, in the example of FIG. 6, the opened
このことから、ワイヤー81は、ICチップ50の電極部(図示せず)と配線部73を電気的に接続し、ワイヤー82は、ICチップ50の配線部50Bと配線部73を電気的に接続している。そしてワイヤー80はICチップ50の配線部50Aと圧電振動片32の外部端子64を電気的に接続している。
この場合に、ワイヤー80,81および82の電気的な接続位置がZ1に関して略同じ位置であり、Z1方向とZ2方向について高さに差が無いので、図1の実施形態に比べると、図6の実施形態では電気的接続用の配線長をより短くすることができる。
しかも、樹脂151が充填される時に、ワイヤー80ないし82の長さが短いので、ワイヤー80ないし82が樹脂151の充填時に流れてしまうワイヤー流れ現象を低減することができる。
このように図6の第3の実施形態では、基板160が所謂箱型形状を有していて、基板160はパッケージ61を収容しているのが特徴的である。
勿論、圧電振動子35は図1の圧電振動子35と同じものを使用することができ、圧電振動子35単体としても使用することができるものである。
Therefore, the wire 81 electrically connects the electrode part (not shown) of the IC chip 50 and the
In this case, the electrical connection positions of the wires 80, 81, and 82 are substantially the same with respect to Z1, and there is no difference in height between the Z1 direction and the Z2 direction. In the embodiment, the wiring length for electrical connection can be further shortened.
In addition, since the length of the wires 80 to 82 is short when the resin 151 is filled, the wire flow phenomenon that the wires 80 to 82 flow when the resin 151 is filled can be reduced.
As described above, the third embodiment shown in FIG. 6 is characterized in that the substrate 160 has a so-called box shape and the substrate 160 accommodates the
Of course, the piezoelectric vibrator 35 can be the same as the piezoelectric vibrator 35 of FIG. 1, and can be used as the piezoelectric vibrator 35 alone.
本発明の第4の実施形態
図7は、本発明の第4の実施形態を示している。
図7の圧電振動子30が、図6の圧電振動子30と異なるのは、図6に示すワイヤー80ないし82に代えてボール状の突起電極であるバンプ200を用いていることである。その他の圧電振動子35、ICチップ50、そして基板160の構造は同じであるので、図6の第2の実施形態の説明を利用することにする。バンプ200は導電材の一例である。
Fourth Embodiment of the Invention FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
The piezoelectric vibrator 30 in FIG. 7 differs from the piezoelectric vibrator 30 in FIG. 6 in that bumps 200 that are ball-shaped protruding electrodes are used in place of the wires 80 to 82 shown in FIG. Since the other piezoelectric vibrators 35, the IC chip 50, and the substrate 160 have the same structure, the description of the second embodiment in FIG. 6 will be used. The
図7においては、ICチップ50は図6のICチップ50に比べてやや大きいサイズのものを採用している。つまりICチップ50は、T方向に沿ってサイズの大きいものを使用することができる。たとえばこのICチップ50のT方向の長さは、基板160のT方向の長さに比べてやや小さいものである。ICチップ50の電極部は、バンプ200を用いて、それぞれ外部端子64,65、配線部73,73に電気的に接続されている。
このようにワイヤーに代えてバンプ200を用いることにより、Z1方向とZ2方向の、すなわち高さ方向における圧電発振器30の低背化が図れ、高さ方向の厚みを小さくすることが可能になる。なお、本実施例では、ICチップ50の周囲を樹脂151にて封止しているが、バンプ200とICチップ50のバンプ200側のみを樹脂151にて封止してもよい。この場合、圧電発振器30の低背化が図れる。
その他の基板160、圧電振動子35および樹脂151の構造は図6とほぼ同じである。本発明の図6と図7に示す圧電発振器30は、図1に示す圧電発振器30と同様な製造方法により製造することができる。
In FIG. 7, an IC chip 50 having a slightly larger size than the IC chip 50 of FIG. 6 is employed. That is, the IC chip 50 having a large size along the T direction can be used. For example, the length of the IC chip 50 in the T direction is slightly smaller than the length of the substrate 160 in the T direction. The electrode portions of the IC chip 50 are electrically connected to the
Thus, by using the
Other structures of the substrate 160, the piezoelectric vibrator 35, and the resin 151 are substantially the same as those in FIG. The piezoelectric oscillator 30 shown in FIGS. 6 and 7 of the present invention can be manufactured by the same manufacturing method as the piezoelectric oscillator 30 shown in FIG.
本発明の圧電発振器の実施形態では、圧電振動子35のパッケージ61は、圧電振動子単体としても使用することができるような単純な配線を有している。そしてこの圧電振動子35は、圧電発振器の一部の構成要素として兼用して使用することができる。
このために従来と異なり本発明の実施形態の圧電発振器は、複雑な内部配線を必要とせずに、しかも圧電振動片32とICチップ50との間の電気的な接続配線長を短くすることができ、不要な寄生容量を低減することができる。
In the embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention, the
For this reason, unlike the conventional case, the piezoelectric oscillator according to the embodiment of the present invention does not require complicated internal wiring, and further, the electrical connection wiring length between the piezoelectric vibrating
本発明の実施形態では、発振回路素子のような回路素子が圧電振動片に対して用いられる。パッケージの開放端部が基板に対して接合され、回路素子が基板とは反対側のパッケージの表面に実装するだけで圧電発振器を構成することができる。
そして、パッケージおよびその内部の圧電振動片を、圧電振動子単体として使用する場合には、このパッケージの開放端部に対して蓋体によりパッケージ内を気密封止するだけで圧電振動子として構成することができる。
このことから、圧電振動片を収容したパッケージは、圧電振動子および圧電発振器の両方に兼用でき、圧電発振器としての製造コストを抑えることができる。また、回路素子がパッケージの表面に実装されるので、圧電振動片と回路素子の電気的接続は、比較的電気的な配線長を短くすることができるので、不要な寄生容量を低減することができる。
In the embodiment of the present invention, a circuit element such as an oscillation circuit element is used for the piezoelectric vibrating piece. The piezoelectric oscillator can be configured simply by bonding the open end of the package to the substrate and mounting the circuit element on the surface of the package opposite to the substrate.
When the package and the piezoelectric vibrating piece inside the package are used as a single piezoelectric vibrator, the package is configured as a piezoelectric vibrator simply by hermetically sealing the inside of the package with a lid to the open end of the package. be able to.
Therefore, the package containing the piezoelectric vibrating piece can be used as both a piezoelectric vibrator and a piezoelectric oscillator, and the manufacturing cost as a piezoelectric oscillator can be suppressed. In addition, since the circuit element is mounted on the surface of the package, the electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can relatively shorten the electrical wiring length, thereby reducing unnecessary parasitic capacitance. it can.
本発明の実施形態では、パッケージと発振回路素子が基板に対し樹脂により確実に電気的に絶縁および保護することができる。
本発明の実施形態では、基板が平板であれば、この平板の上にパッケージの開放端部を接合できる。その場合の基板の形状は最も単純な形状にすることができ、コストダウンを図ることができる。
In the embodiment of the present invention, the package and the oscillation circuit element can be reliably electrically insulated and protected from the substrate by the resin.
In the embodiment of the present invention, if the substrate is a flat plate, the open end of the package can be joined on the flat plate. In that case, the shape of the substrate can be the simplest, and the cost can be reduced.
本発明の実施形態では、基板が断面凹形状であれば、基板の開放された端部と回路素子との間で電気的な接続を行うことができるので、電気的な配線長をさらに短くすることができ、不要な寄生容量を低減できる。また、圧電振動片と回路素子との間の電気的な接続配線長と、基板の開放された端部と回路素子との間の電気的な接続配線長に関して、高さ方向のギャップが小さいために、樹脂により封止する場合に樹脂を充填する際に生じる電気的な接続配線の流れ現象を低減することができる。 In the embodiment of the present invention, if the substrate is concave in cross section, electrical connection can be made between the open end of the substrate and the circuit element, so that the electrical wiring length is further shortened. And unnecessary parasitic capacitance can be reduced. In addition, the gap in the height direction is small with respect to the electrical connection wiring length between the piezoelectric vibrating piece and the circuit element and the electrical connection wiring length between the open end of the substrate and the circuit element. In addition, it is possible to reduce the flow phenomenon of the electrical connection wiring that occurs when the resin is filled when sealing with resin.
本発明の実施形態では、ワイヤーを用いてそれぞれの電気的な接続を確実に行うことができる。本発明の実施形態では、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、ワイヤーにより確実に電気的に接続することができる。本発明の実施形態では、基板の配線部と回路素子の間および圧電振動片の外部端子と回路素子の間は、バンプにより電気的に確実に接続することができる。 In the embodiment of the present invention, each electrical connection can be reliably performed using a wire. In the embodiment of the present invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can be reliably electrically connected by the wire. In the embodiment of the present invention, the wiring portion of the substrate and the circuit element, and the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element can be electrically and reliably connected by the bump.
図8は、参考のために、本発明とは異なる圧電発振器の比較例を示している。図8の比較例では、パッケージ300には蓋体400が固定されている。パッケージ300が蓋体400を介して基板500の内面501に対して接合される場合には、圧電発振器の蓋体の厚みD分だけZ1方向とZ2方向に関する寸法が大きくなってしまう。
しかし、既に図示した本発明の実施形態の圧電発振器30は、パッケージに対して蓋体をつけないで、パッケージの開放端部を基板に対して直接接続して固定する構造なので、Z1方向とZ2方向に関する圧電発振器の厚みを小さくすることができ、圧電発振器の小型化が図れるというメリットがある。
本発明の実施形態では、汎用水晶パッケージにて圧電発振器を構成できるため、圧電発振器の製造コストの低減が図れる。回路素子と圧電振動片との電気的接続配線が、複数の積層基板に引き回す必要が無いために配線が短く、不要な寄生容量を低減できる。
圧電振動片の検査端子(外部端子)は、回路素子と圧電振動片を接続する端子と兼用でき、圧電発振器を実装する基板側に配置する必要が無いため、実装端子サイズは、サイズ制約は無く、圧電発振器と実装基板の接続強度を十分確保できるサイズにすることができる。
本発明の実施形態では、基板の配線部と回路素子との間、圧電振動片の外部端子と回路素子の間を電気的および/または機械的に接続する導電部材(たとえばワイヤーやバンプ)が、最低限樹脂により封止して、確実に電気的に絶縁して保護できる。
For reference, FIG. 8 shows a comparative example of a piezoelectric oscillator different from the present invention. In the comparative example of FIG. 8, a lid 400 is fixed to the package 300. When the package 300 is bonded to the
However, the piezoelectric oscillator 30 of the embodiment of the present invention already illustrated has a structure in which the open end of the package is directly connected to the substrate and fixed without attaching a lid to the package. There is an advantage that the thickness of the piezoelectric oscillator in the direction can be reduced and the piezoelectric oscillator can be downsized.
In the embodiment of the present invention, the piezoelectric oscillator can be configured with a general-purpose crystal package, so that the manufacturing cost of the piezoelectric oscillator can be reduced. Since the electrical connection wiring between the circuit element and the piezoelectric vibrating piece does not need to be routed to a plurality of laminated substrates, the wiring is short and unnecessary parasitic capacitance can be reduced.
The inspection terminal (external terminal) of the piezoelectric vibrating piece can be used as a terminal for connecting the circuit element and the piezoelectric vibrating piece, and there is no need to place it on the board side where the piezoelectric oscillator is mounted. In addition, the size of the piezoelectric oscillator and the mounting substrate can be sufficiently secured.
In the embodiment of the present invention, a conductive member (for example, a wire or a bump) that electrically and / or mechanically connects between the wiring portion of the substrate and the circuit element, and between the external terminal of the piezoelectric vibrating piece and the circuit element, It can be sealed with resin at least, and can be reliably electrically insulated and protected.
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
A part of each configuration of the above embodiment can be omitted, or can be arbitrarily combined so as to be different from the above.
30・・・圧電発振器、32・・・圧電振動片、35・・・圧電振動子、50・・・ICチップ(回路素子の一例)、51・・・樹脂、60・・・基板、61・・・パッケージ、64,65・・・パッケージの外部端子、66・・・パッケージの開放端部、69・・・表面、80ないし82・・・ワイヤー(導電材の一例) 30 ... piezoelectric oscillator, 32 ... piezoelectric vibrating piece, 35 ... piezoelectric vibrator, 50 ... IC chip (an example of a circuit element), 51 ... resin, 60 ... substrate, 61. ..Package, 64, 65 ... external terminal of package, 66 ... open end of package, 69 ... surface, 80 to 82 ... wire (an example of conductive material)
Claims (8)
前記基板に対して、内部に圧電振動片を収容しているキャビティーを有するパッケージの開放端部を接合する接合ステップと、
前記基板とは反対側に位置する前記パッケージの表面に前記回路素子を実装する実装ステップと、を有することを特徴とする圧電発振器の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric oscillator by bonding a package to a substrate and mounting a circuit element,
A bonding step of bonding an open end portion of a package having a cavity accommodating a piezoelectric vibrating piece inside the substrate;
And a mounting step of mounting the circuit element on the surface of the package located on the opposite side of the substrate.
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