JP2010141421A

JP2010141421A - 表面実装用の水晶発振器

Info

Publication number: JP2010141421A
Application number: JP2008313464A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Okajima; 幸弘岡島
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】低背化が可能であって浮遊容量の小さい表面実装発振器を提供する。
【解決手段】凹状として内底面に凹所が設けられた容器本体１に発振回路を集積化したＩＣチップ２を収容して、容器本体１の内壁段部に引出電極の延出した水晶片３の外周部を固着した表面実装用の水晶発振器において、凹所に収容されたＩＣチップ２のＩＣ端子６は側面に設けられて、ＩＣ端子６は凹所の内周面に設けられた端子電極８と面対向して電気的に接合した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に側面にＩＣ端子を有するＩＣチップを容器本体に収容した表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話に代表される携帯型の電子機器に周波数及び時間の基準源として広く用いられている。そして、近年では電子機器の小型化に伴い、表面実装発振器に対する小型化の要求が一層強まっている。このようなものの一つに、容器本体に水晶片及びＩＣチップを収容して、金属カバーで密閉封入した表面実装発振器がある。

（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

特許文献１に従来技術として示される表面実装発振器は、容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、容器本体１の開口端面となる枠壁上面に設けられた金属リング４に金属カバー５を接合してなる。容器本体１は底壁１ａ及び下枠壁１ｂ、上枠壁１ｃからなり、凹部及び段部を有して、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。

ＩＣチップ２は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積し、ＩＣ端子６を回路機能面としての一主面に有する。そして、容器本体１の凹部底面に、ＩＣチップ２の一主面側が例えばバンプ７を用いた超音波熱圧着によって固着される（所謂フリップチップボンディング）。これにより、底壁１ａに形成された端子電極８とＩＣ端子６とが電気的に接続する。そして、ＩＣチップ２の各ＩＣ端子６（水晶端子となるＩＣ端子６を除く）は、導電路９を経由して容器本体１の外底面の４隅に形成された実装端子１０に電気的に接続する。

水晶片３は両主面の励振電極１１ａから例えば一端部両側に引出電極１１ｂを延出する。引出電極１１ｂを延出した一端部両側は導電性接着剤１２によって段部に固着し、下枠壁１ｂの上面（段部上面）に形成した一対の水晶保持端子１３に電気的・機械的に接続する。一対の水晶保持端子１３はＩＣチップ２の水晶端子となるＩＣ端子６に電気的に接続する。

金属カバー５はシーム溶接やビーム溶接等によって、容器本体１の開口端面に設けられた金属リング４に接合される。なお、金属カバー５は実装端子１０中のアース端子に図示しないビアホール等を経て電気的に接続する。そして、これらによる表面実装発振器は、例えば携帯機器のセット基板に高熱炉を搬送しての半田等によって表面実装される。
特開２００７−２７４７２９号公報（「従来技術の一例」参照）特開２００１−６８５１３号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、ＩＣチップ２と底壁１ａの間にバンプ７があるため、低背化が妨げられるという問題があった。また、ＩＣチップ２の回路機能面には各ＩＣ端子６が近接して配置されることから浮遊容量を生じる。これにより、水晶発振器の発振特性特に発振周波数に影響を与えるという問題があった。

（発明の目的）
本発明は、低背化が可能であって浮遊容量の小さい表面実装発振器の提供を目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、凹状として内底面に凹所が設けられた容器本体に発振回路を集積化したＩＣチップを収容して、前記容器本体の内壁段部に引出電極の延出した水晶片の外周部を固着した表面実装用の水晶発振器において、前記凹所に収容された前記ＩＣチップのＩＣ端子は側面に設けられて、前記ＩＣ端子は前記凹所の内周面に設けられた端子電極と面対向して電気的に接合した構成とする。

このような構成であれば、ＩＣチップは側面のＩＣ端子が凹所の内周面の端子電極と電気的に接続することから、低背化が可能である。また、ＩＣチップの各側面にＩＣ端子を分散して形成できるため、各ＩＣ端子間の距離を確保できる。したがって、浮遊容量の影響を小さくすることが可能である。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記ＩＣチップにおける回路機能面が形成された一主面に対する反対面が前記凹所の内底面に面接した構成とする。これにより、請求項１での構成をさらに明確にする。

本発明の請求項３では、前記ＩＣチップが前記凹所の内底面に接着剤で接合された構成とする。これにより、ＩＣチップと容器本体との接合強度を確保できる。

（第１実施形態、請求項１、２に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）はＩＣチップの斜視図、同図（ｃ）は容器本体の平面図である。なお、従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

第１実施形態の表面実装発振器は、容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、容器本体１の開口端面に設けた金属リング４に金属カバー５を接合してなる。容器本体１は底壁１ａ、下枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃからなり凹部及び段部を有する。これらは、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。

ＩＣチップ２は、少なくとも発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積しており、例えばＩＣウェハにスルーホール加工による貫通電極を設けて個々のＩＣチップに分割して形成される各種のＩＣ端子６が側面に設けられている（特許文献２参照）。そして、ＩＣチップ２は、回路機能面が形成された一主面に対する反対面が前記凹所の内底面に面接して収容される。また、容器本体１における下枠壁１ｂの内側面には、ＩＣ端子６に対応して端子電極８が形成される。そして、ＩＣ端子６とこれに対応する端子電極８とは導電性接着剤１４を用いて電気的・機械的に接合する。

水晶片３の引出電極１１ｂを延出した一端部両側を、導電性接着剤１２によって段部に固着し、下枠壁１ｂに形成した一対の水晶保持端子１３に電気的・機械的に接続する。そして、一対の水晶保持端子１３は、下枠壁１ｂの上面に形成された導電路９を経由して、ＩＣチップ２の水晶端子となるＩＣ端子６（ａｂ）に対応する端子電極８（ａｂ）に電気的に接続する。これにより、水晶片３とＩＣチップ２とが電気的に接続する。

また、ＩＣ端子６（ｃ〜ｆ）に対応する端子電極８（ｃ〜ｆ）は、底壁１ａ上面に形成された導電路９及び底壁１ａの外側面における４角部に形成された導電路９を経由して容器本体１の外底面の４隅に形成された実装端子１０に電気的に接続する。これにより、ＩＣチップ２と実装端子１０とが電気的に接続する。

このようなものでは、先ず、従来例と同様に容器本体１を形成する。そして、セラミックからなる下枠壁１ｂに予め水晶保持端子１３及び導電路９、端子電極８の下地をタングステンの印刷によって形成する。また、セラミックからなる底壁１ａにも予め導電路９及び実装端子１０の下地をタングステンの印刷によって形成する。そして、底壁１ａ、下枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃを積層・焼成して容器本体１を形成する。

その後、電解メッキ又は無電解メッキによって外表面に露出した前記の下地に例えばＮｉ及びＡｕ膜を順次に形成して、水晶保持端子１３及び端子電極８、実装端子１０、導電路９を設ける。次に、側面にＩＣ端子６を有するＩＣチップ２を容器本体１の内底面に設けられた凹所に収容する。このとき、ＩＣ端子６（ａ〜ｆ）と対応する端子電極８（ａ〜ｆ）とが対向するようにする。

その後、導電性接着剤１４をＩＣ端子６（ａ〜ｆ）と対応する端子電極８（ａ〜ｆ）との間に滴下して、電気的・機械的に接続する。次に、導電性接着剤１２を用いて、水晶片３を水晶保持端子１３に電気的・機械的に接続する。最後に、容器本体１の開口端面となる枠壁１（ｂｃ）上面に設けられた金属リング４に金属カバー５をシーム溶接で接合して、水晶片３及びＩＣチップ２を密閉封入する。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載したように、ＩＣチップ２は側面のＩＣ端子６で端子電極８と電気的に接続しており、また、ＩＣチップ２は容器本体1の凹部における内底面に面接して配置される。したがって、容器本体１の凹部における内底面とＩＣチップ２とを、バンプを用いて接続する場合と比較して、表面実装発振器の低背化が可能である。また、ＩＣチップ２の各側面にＩＣ端子６を分散して形成できるため、各ＩＣ端子間の距離を確保できる。したがって、各ＩＣ端子６間の距離を確保できることから浮遊容量の影響を小さくすることが可能である。

（第２実施形態、請求項１、２、３に相当）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。なお、前実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

第２実施形態では、第１実施形態と同様にして凹状とした容器本体１に水晶片３とＩＣチップ２とを収容して密閉封入した表面実装発振器を形成する。そして、第２実施形態ではＩＣチップ２が容器本体１の内底面における凹所に導電性接着剤１５で接合される。これにより、ＩＣチップ２の固着強度を確保できる。

（他の事項）
前記各実施形態において、第３図（ａ）に示すように、半導体チップ１６を積層して形成したＩＣチップ２を用いても良い。半導体チップ１６は、半導体基板１７の一主面にＣＭＯＳトランジスタ等の回路素子１８が設けられて、前記一主面上にシリコン酸化膜１９を形成してなる。

シリコン酸化膜１９上には各種の配線２０や図示しないアルミニウム電極、抵抗等が設けられる。また、上下の半導体チップ１６と電気的に接続するための貫通電極２１が形成される。そして、側面にはＩＣ端子６となる電極が形成される。このような半導体チップ１６が接着層２２によって積層され、両主面に保護膜２３が設けられて、ＩＣチップ２が形成される。

このようなＩＣチップ２は、回路素子１８やシリコン酸化膜１９が形成されて、分割線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ上に貫通電極２４が設けられた第３図（ｂ）に示すシリコンウェハ２５を積層し、その後、分割して作成する。この結果、分割線上の貫通電極２４が、ＩＣチップ２の側面に形成されたＩＣ端子６となる。このようなＩＣチップ２であれば、従来例に示したＩＣチップ２のように、回路機能面にＩＣ端子６を設ける必要がないため、回路形成に利用できる面積を十分に確保できる。

前記各実施形態において、水晶片３の両端部を内壁段部に固着する構成としても良い。また、第２実施形態において、導電性接着剤１５に変えて絶縁性接着剤を用いてＩＣチップ２を底壁１ａに固着させた構成にしても良い。

本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）はＩＣチップの斜視図、同図（ｃ）は容器本体の平面図である。本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。本発明の他の事項を説明するＩＣチップの図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はシリコンウェハの平面図である。一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１容器本体、２ＩＣチップ、３水晶片、４金属リング、５金属カバー、６ＩＣ端子、７バンプ、８端子電極、９導電路、１０実装端子、１１ａ励振電極、１１ｂ引出電極、１２導電性接着剤、１３水晶保持端子、１４導電性接着剤、１５導電性接着剤、１６半導体チップ、１７半導体基板、１８回路素子、１９シリコン酸化膜、２０配線、２１貫通電極、２２接着層、２３保護膜、２４貫通電極、２５シリコンウェハ。

Claims

凹状として内底面に凹所が設けられた容器本体に発振回路を集積化したＩＣチップを収容して、前記容器本体の内壁段部に引出電極の延出した水晶片の外周部を固着した表面実装用の水晶発振器において、前記凹所に収容された前記ＩＣチップのＩＣ端子は側面に設けられて、前記ＩＣ端子は前記凹所の内周面に設けられた端子電極と面対向して電気的に接合したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
請求項１において、前記ＩＣチップにおける回路機能面が形成された一主面に対する反対面が前記凹所の内底面に面接したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
請求項２において、前記ＩＣチップが前記凹所の内底面に接着剤で接合された表面実装用の水晶発振器。