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JP2014187641A - Surface mounting piezoelectric oscillator - Google Patents

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JP2014187641A
JP2014187641A JP2013062494A JP2013062494A JP2014187641A JP 2014187641 A JP2014187641 A JP 2014187641A JP 2013062494 A JP2013062494 A JP 2013062494A JP 2013062494 A JP2013062494 A JP 2013062494A JP 2014187641 A JP2014187641 A JP 2014187641A
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JP
Japan
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external terminal
base
external
integrated circuit
external terminals
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Pending
Application number
JP2013062494A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Matsumoto
敏也 松本
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
Application filed by Daishinku Corp filed Critical Daishinku Corp
Priority to JP2013062494A priority Critical patent/JP2014187641A/en
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

【課題】 小型化に対応させながら、はんだクラックの対応も行えるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供する。
【解決手段】 収納部と外装部を有する矩形状セラミック積層基板により構成されたベース1と集積回路素子2と圧電振動素子3とを有しており、ベース1の底面には、短辺の略全長に沿って形成され長辺方向に対向する第1外部端子GT1,GT2と、長辺の中央のみに沿って形成され短辺方向で対向する第2外部端子GT3,GT4とを有し、第1外部端子が電源用外部端子と接地用外部端子とからなり、前記第2外部端子が出力用外部端子とその他の外部端子とからなり、前記第1外部端子が前記第2外部端子に比べて大きな面積で形成されてなる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface mount type piezoelectric oscillator with higher reliability capable of dealing with solder cracks while corresponding to miniaturization.
SOLUTION: A base 1, an integrated circuit element 2, and a piezoelectric vibration element 3 constituted by a rectangular ceramic multilayer substrate having a storage part and an exterior part are provided. First external terminals GT1 and GT2 formed along the entire length and facing in the long side direction, and second external terminals GT3 and GT4 formed along only the center of the long side and facing in the short side direction, One external terminal is composed of a power external terminal and a ground external terminal, the second external terminal is composed of an output external terminal and other external terminals, and the first external terminal is compared with the second external terminal. It is formed with a large area.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、絶縁性のベース上に圧電振動素子と集積回路素子が実装された表面実装型圧電発振器に関するものであって、特に表面実装型圧電発振器のパッケージ構造を改善するものである。   The present invention relates to a surface-mount piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibration element and an integrated circuit element are mounted on an insulating base, and particularly to improve the package structure of a surface-mount piezoelectric oscillator.

水晶振動板等の圧電振動素子を用いた圧電発振器は、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、電子機器等の基準周波数源として多種の分野で使用されている。表面実装型圧電発振器では、絶縁性のベースとしてセラミック多層基板を用い、当該ベースの収納部に発振回路等の集積回路素子を配置するとともに、当該集積回路素子の上方に水晶振動板を支持固定し、蓋により気密封止を行ったものである。このような構成はC−MOS等のインバータ増幅器(発振用増幅器)を内蔵したワンチップの集積回路素子のカスタム化により比較的部品点数が少なく、シンプルな構成であり、低コスト化に寄与している。   A piezoelectric oscillator using a piezoelectric vibration element such as a quartz diaphragm can stably obtain a highly accurate oscillation frequency, and is therefore used in various fields as a reference frequency source for electronic devices and the like. In a surface-mounted piezoelectric oscillator, a ceramic multilayer substrate is used as an insulating base, an integrated circuit element such as an oscillation circuit is disposed in a housing portion of the base, and a crystal diaphragm is supported and fixed above the integrated circuit element. , Hermetically sealed with a lid. Such a configuration has a relatively small number of parts due to customization of a one-chip integrated circuit element incorporating an inverter amplifier (oscillation amplifier) such as a C-MOS, contributing to cost reduction. Yes.

このような表面実装型圧電発振器では、ワイヤボンディングに比較して小型化低背化が実現できることから、特許文献1にも示すように、セラミックのベースの収納部の配線パターンに集積回路素子のパッドを、金等の金属バンプを用いて超音波熱圧着によるフリップチップボンディング接合されることが近年多くなっている。   In such a surface mount type piezoelectric oscillator, since it can be reduced in size and height as compared with wire bonding, as shown in Patent Document 1, a pad of an integrated circuit element is formed on a wiring pattern of a ceramic base housing portion. Recently, flip-chip bonding is frequently performed by ultrasonic thermocompression bonding using metal bumps such as gold.

特開2001−291742号公報JP 2001-291742 A

ところで、上述のような表面実装型圧電発振器をはんだにより接合し搭載する回路基板には様々な材料のものがある。この材料によってはパッケージと回路基板との間で熱膨張差が生じて、パッケージと回路基板を接合するはんだにも応力が生じるため、クラックが発生することがある。特に、パッケージとしてアルミナ等のセラミック材料を用い、回路基板としてガラスエポキシ基板を用いた組み合わせ構成であれば、パッケージの熱膨張係数に対して回路基板の熱膨張係数が大きくなり、はんだから疲労破壊が生じやすくなる。また当該パッケージと回路基板とに衝撃が加わると、はんだクラック部分から剥離が生じるといった問題点もあった。   By the way, there are various materials for circuit boards on which the surface-mounted piezoelectric oscillator as described above is mounted by soldering. Depending on this material, a difference in thermal expansion occurs between the package and the circuit board, and stress is also generated in the solder joining the package and the circuit board, so that cracks may occur. In particular, when a ceramic material such as alumina is used as the package and a glass epoxy substrate is used as the circuit board, the thermal expansion coefficient of the circuit board is larger than the thermal expansion coefficient of the package, and fatigue damage from solder is caused. It tends to occur. Further, when an impact is applied to the package and the circuit board, there is a problem that peeling occurs from a solder crack portion.

このようなはんだクラックの問題については、表面実装型圧電発振器の小型化に伴って外部端子の面積も小さくなり対応が困難になってきている。特に、圧電振動子に比べて、機能する外部端子の数が多く、かつその機能する各外部端子の役割も多様となっている圧電発振器では、外部端子の面積だけでなく、各外部端子の役割に応じた配置にも制限が加わるため、より対応が困難になってきているのが現状である。   With respect to such a solder crack problem, it is becoming difficult to cope with the reduction in the area of the external terminal as the surface-mounted piezoelectric oscillator is downsized. In particular, in a piezoelectric oscillator that has a large number of functioning external terminals and a variety of roles for each functioning external terminal as compared to a piezoelectric vibrator, not only the area of the external terminal but also the role of each external terminal. Since there is a restriction on the arrangement according to the current situation, it is becoming more difficult to deal with the situation.

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、小型化に対応させながら、はんだクラックの対応も行えるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a more reliable surface-mount piezoelectric oscillator that can cope with solder cracks while reducing the size.

上記の目的を達成するために、本発明の特許請求項1に示すように、
発振用増幅器を内蔵した集積回路素子と、
前記集積回路素子と接続される一対の励振電極が形成された圧電振動素子と、
矩形状のセラミック基板が積層されて収納部と外装部とが構成され、収納部に形成された複数の配線パターンと、外装部に形成され前記配線パターンの一部と接続された外部端子とを有する絶縁性のベースとがあり、
前記ベースの外装部の底面には、短辺の略全長に沿って形成され長辺方向に対向する第1外部端子と、長辺の中央のみに沿って形成され短辺方向で対向する第2外部端子とを有し、
前記第1外部端子が電源用外部端子と接地用外部端子とからなり、
前記第2外部端子が出力用外部端子とその他の外部端子とからなり、
前記第1外部端子が前記第2外部端子に比べて大きな面積で形成されてなる
ことを特徴とする。
To achieve the above object, as shown in claim 1 of the present invention,
An integrated circuit element with a built-in oscillation amplifier;
A piezoelectric vibration element having a pair of excitation electrodes connected to the integrated circuit element;
A rectangular ceramic substrate is laminated to form a storage portion and an exterior portion, and a plurality of wiring patterns formed in the storage portion, and external terminals formed in the exterior portion and connected to a part of the wiring pattern And has an insulating base
On the bottom surface of the exterior portion of the base, a first external terminal formed along substantially the entire length of the short side and opposed in the long side direction, and a second external terminal formed only along the center of the long side and opposed in the short side direction. An external terminal,
The first external terminal comprises a power external terminal and a ground external terminal;
The second external terminal comprises an output external terminal and other external terminals,
The first external terminal is formed with a larger area than the second external terminal.

上記構成により、回路基板上に形成される配線パターンとして比較的面積が大きい電源配線パターンと接地用配線パターンとに接続される電源用外部端子と接地用外部端子とを大きな面積で形成するとともに、ベースの短辺の略全長に沿って形成され長辺方向に対向する第1外部端子として構成しているので、回路基板上の他の配線パターンからの不要な輻射ノイズなどの悪影響を受けにくくするとともに、回路基板上で比較的面積が大きいこれらの配線パターンから容易に引き回し配線を得ることができる。また、回路基板と接合されるはんだに生じる最大応力発生点であるベース外装部の底面のうち長辺方向両端部に近接する領域に形成された第1外部端子の面積を大きく形成しているので、ここでの接合力を高め、接合強度を向上させることができる。つまり、これら第1外部端子が表面実装型圧電発振器を回路基板へ搭載する際の面積の大きな接合補強用の外部端子として利用できる。別途接合補強用の外部端子を設ける必要もなく、かつそれぞれ機能する各外部端子の役割を変更することもなく、外部端子の配置的な制限にも対応することができる。以上により、小型化に対応させながら、はんだクラックの対応も行えるより信頼性の高い外部端子の接続構造が得られる。   With the above configuration, the power supply wiring pattern and the grounding external terminal connected to the power supply wiring pattern and the grounding wiring pattern having a relatively large area as the wiring pattern formed on the circuit board are formed in a large area, Since it is configured as a first external terminal that is formed along substantially the entire short side of the base and faces in the long side direction, it is less susceptible to adverse effects such as unnecessary radiation noise from other wiring patterns on the circuit board. In addition, it is possible to easily obtain the wiring from these wiring patterns having a relatively large area on the circuit board. Moreover, since the area of the 1st external terminal formed in the area | region close | similar to both ends of a long side direction among the bottom faces of the base exterior part which is the maximum stress generating point which arises in the solder joined with a circuit board is formed large The bonding strength here can be increased and the bonding strength can be improved. That is, these first external terminals can be used as external terminals for bonding reinforcement having a large area when the surface-mount piezoelectric oscillator is mounted on the circuit board. It is not necessary to provide an external terminal for reinforcing the connection separately, and the role of each functioning external terminal is not changed, and it is possible to deal with the layout restrictions of the external terminals. As described above, it is possible to obtain a more reliable external terminal connection structure that can cope with solder cracks while reducing the size.

また、出力用外部端子とその他の外部端子については、ベースの長辺の中央のみに沿って形成され短辺方向で対向する第2外部端子として構成しているので、電源用外部端子と接続される回路基板の電源配線パターンへの接続ラインと、接地用外部端子と接続される回路基板の接地用配線パターンへの接続ラインとの間に出力外部端子とこれに接続される回路基板の出力配線パターンへの接続ラインが挟まれて、表面実装型圧電発振器としての内外への不要な輻射ノイズの悪影響を軽減することができる。また、出力用外部端子とその他の外部端子については、所定の電気的信号を出力あるいは入力するための機能外部端子として重要であるため、回路基板と接合されるはんだに生じる応力発生の影響の少ないベースの長辺の中央のみに沿って形成することで、はんだクラックの影響の少ないより確実な電気的信号の入出力用の接続点として構成することができる。   In addition, the output external terminal and the other external terminals are configured as second external terminals formed only along the center of the long side of the base and facing each other in the short side direction. The output external terminal and the output wiring of the circuit board connected thereto are connected between the connection line to the power wiring pattern of the circuit board to be connected and the connection line to the ground wiring pattern of the circuit board connected to the ground external terminal. By connecting the connection line to the pattern, it is possible to reduce the adverse effect of unnecessary radiation noise on the inside and outside of the surface mounted piezoelectric oscillator. In addition, the output external terminal and other external terminals are important as function external terminals for outputting or inputting a predetermined electrical signal, so that the influence of stress generated on the solder bonded to the circuit board is small. By forming only along the center of the long side of the base, it can be configured as a more reliable connection point for input / output of electrical signals with less influence of solder cracks.

以上のように、本発明は、小型化に対応させながら、はんだクラックの対応も行え、ノイズなどの悪影響を受けにくい電気的特性の優れたより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することができる。   As described above, the present invention can provide a more reliable surface-mount piezoelectric oscillator that can deal with solder cracks while being compatible with miniaturization and has excellent electrical characteristics that are less susceptible to adverse effects such as noise. it can.

図1は、本発明の実施形態を示す表面実装型圧電発振器の回路基板への搭載状態を示す模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a mounting state of a surface-mount piezoelectric oscillator showing an embodiment of the present invention on a circuit board. 図2は、本発明の実施形態を示す表面実装型圧電発振器の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the surface mount piezoelectric oscillator showing the embodiment of the present invention.

以下、本発明による好ましい実施形態につきセラミック多層基板のベースを用いた表面実装型水晶発振器(表面実装型圧電発振器)を例にとり図面とともに説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings by taking a surface-mounted crystal oscillator (surface-mounted piezoelectric oscillator) using a ceramic multilayer base as an example.

表面実装型水晶発振器6は、上部が開口した凹部を有する絶縁性のセラミック多層基板からなるベース1(以下、ベースと称する)と、当該ベースの中に収納される集積回路素子2と、同じく当該ベース中の上部に収納される圧電振動素子3と、ベースの開口部に接合される蓋4とからなる。この表面実装型水晶発振器では、ベース1と蓋4とが封止材5を用いて接合されて気密封止され、表面実装型水晶発振器6が構成されている。以下、この表面実装型水晶発振器6の各構成について説明する。   The surface-mount crystal oscillator 6 includes a base 1 (hereinafter referred to as a base) made of an insulating ceramic multilayer substrate having a recess having an opening at the top, an integrated circuit element 2 housed in the base, and the same The piezoelectric vibration element 3 is housed in the upper part of the base, and the lid 4 is joined to the opening of the base. In this surface-mounted crystal oscillator, the base 1 and the lid 4 are bonded and hermetically sealed using a sealing material 5 to form a surface-mounted crystal oscillator 6. Hereinafter, each configuration of the surface mount crystal oscillator 6 will be described.

セラミック多層基板のベース1は全体として直方体で、最下層であるアルミナ等のセラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部11と、この底部11上に積層した中間層のセラミック材料の平面視枠形状の堤部12と、最上層のセラミック材料の平面視枠形状の堤部13とから構成され、収納部10を有する断面凹形の箱状体(外装部14)に形成されている。収納部10は第1の収納部10a(下部収納部)と第2の収納部10b(上部収納部)からなり、それぞれ集積回路素子2と圧電振動素子3が収納される。なお、セラミック多層基板として本形態のように3層構造のベースに限定されるものではなく、ベースの収納部の構造に応じて4層以上で構成してもよい。   The base 1 of the ceramic multilayer substrate is a rectangular parallelepiped as a whole, and the bottom 11 of a rectangular plate in a plan view made of a ceramic material such as alumina, which is the lowermost layer, and the plane of the ceramic material of the intermediate layer laminated on the bottom 11 A bank-shaped body (exterior section 14) having a concave section and having a storage section 10 is composed of a bank-shaped bank section 12 and a bank-shaped bank section 13 in the top layer of ceramic material. . The storage unit 10 includes a first storage unit 10a (lower storage unit) and a second storage unit 10b (upper storage unit), in which the integrated circuit element 2 and the piezoelectric vibration element 3 are stored. The ceramic multilayer substrate is not limited to a base having a three-layer structure as in the present embodiment, and may be composed of four or more layers according to the structure of the storage portion of the base.

前記セラミック多層基板のベース1の最上層である堤部13の上面(端面)は平坦であり、後述する蓋4との接合領域(金属膜)13aである。この接合領域13aは、タングステンあるいはモリブデン等のメタライズ材料からなるメタライズ層と、このメタライズ層に積層されたニッケル層と、このニッケル層に積層された金層とから構成される。タングステンあるいはモリブデンは厚膜印刷技術を活用してメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、メタライズ層上にニッケル層、金層の順でメッキ形成される。   The upper surface (end surface) of the bank portion 13 that is the uppermost layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate is flat, and is a bonding region (metal film) 13a with the lid 4 described later. The junction region 13a is composed of a metallized layer made of a metallized material such as tungsten or molybdenum, a nickel layer laminated on the metallized layer, and a gold layer laminated on the nickel layer. Tungsten or molybdenum is integrally formed at the time of ceramic firing by metallization technology by utilizing thick film printing technology, and nickel layer and gold layer are plated on the metallization layer in this order.

ベース1の外周壁の4角には上下方向に伸長するキャスタレーションC1,C2,C3,C4がそれぞれ形成され、ベース1の外周壁の長辺中央の一部には上下方向に伸長する半長円状のキャスタレーションC5,C6がそれぞれ形成されている。当該キャスタレーションはベースの外周壁に対して円弧状あるいは半長円状の切り欠きが上下方向に形成された構成である。なお、前記接合領域13aはベースの堤部12,13を上下に貫通接続する図示しない導電ビアやキャスタレーション上部に形成された図示しない配線パターンのいずれか少なくとも一方により、ベース底面側に形成された外部端子パッドGT2の一部に電気的に導出されている。当該外部端子パッドGT2をアース接続することにより、後述する金属製の蓋が接合領域13a、導電ビアやキャスタレーション上部の配線パターンなどを介して接地され、表面実装型水晶発振器の電磁気的なシールド効果を得ることができる。   Casters C1, C2, C3, and C4 that extend in the vertical direction are formed on the four corners of the outer peripheral wall of the base 1, and a half length that extends in the vertical direction is formed at a part of the center of the long side of the outer peripheral wall of the base 1. Circular castellations C5 and C6 are respectively formed. The castellation has a configuration in which an arc-shaped or semi-ellipsoidal cutout is formed in the vertical direction on the outer peripheral wall of the base. The junction region 13a is formed on the bottom side of the base by at least one of a conductive via (not shown) and a wiring pattern (not shown) formed above the castellation to vertically connect the base bank portions 12 and 13 to each other. It is electrically derived to a part of the external terminal pad GT2. By connecting the external terminal pad GT2 to the ground, a metal lid, which will be described later, is grounded via the bonding region 13a, the conductive via, the wiring pattern above the castellation, etc., and the electromagnetic shielding effect of the surface mount type crystal oscillator Can be obtained.

ベース1の内部において、下方面には前記堤部(側壁部)12により構成され、集積回路素子2を収納する第1の収納部10aが形成され、当該第1の収納部の底面から上部に突き出し、後述する圧電振動素子の端部を保持する保持台10cと、前記第1の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部10dが形成されている。また前記第1の収納部10aの上方には前記堤部(側壁部)13により構成された第2の収納部10bが形成されている。   Inside the base 1, the lower surface is constituted by the bank portion (side wall portion) 12, and a first storage portion 10 a for storing the integrated circuit element 2 is formed. A holding base 10c that protrudes and holds an end portion of a piezoelectric vibration element, which will be described later, and a pillow part 10d that faces the holding base via the first storage part are formed. A second storage portion 10b formed by the bank portion (side wall portion) 13 is formed above the first storage portion 10a.

前記セラミック多層基板のベース1の最下層である底部11の上面(前記第1の収納部10aの内底面)には、図1に示すように、後述する集積回路素子2と接続される複数の第1の配線パターンH1が並んで形成されている。   On the top surface of the bottom 11 (the inner bottom surface of the first storage portion 10a) which is the lowest layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate, as shown in FIG. The first wiring pattern H1 is formed side by side.

前記セラミック多層基板のベース1の最下層である底部11の下面(ベースの外装部の底面)には、長辺15,16と短辺17,18とを具備しており、4つの外部端子GTが形成されている。具体的には図2に示すように、短辺17と短辺18には、当該各短辺の略全長に沿って形成され前記長辺方向に対向する第1外部端子GT1,GT2が形成されている。第1外部端子GT1,GT2は、それぞれ4角のキャスタレーションC1,C2,C3,C4を介してベース1の最下層である底部11の側面(底面層のセラミック基板の側面)にも引き回し電極GT11,GT12,GT21,GT22が形成されている。なお、第1外部端子GT1,GT2は、引き回し電極GT11,GT12,GT21,GT22を介して、第1の配線パターンH1のいずれかに電気的に導出されている。   The lower surface of the bottom portion 11 (the bottom surface of the exterior portion of the base), which is the lowermost layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate, has long sides 15 and 16 and short sides 17 and 18, and includes four external terminals GT. Is formed. Specifically, as shown in FIG. 2, on the short side 17 and the short side 18, first external terminals GT <b> 1 and GT <b> 2 that are formed along substantially the entire length of each short side and are opposed to the long side direction are formed. ing. The first external terminals GT1 and GT2 are also routed to the side surface of the bottom portion 11 (the side surface of the ceramic substrate of the bottom layer) that is the lowermost layer of the base 1 through four corner castellations C1, C2, C3, and C4, respectively. , GT12, GT21, and GT22 are formed. Note that the first external terminals GT1 and GT2 are electrically led to any one of the first wiring patterns H1 via the routing electrodes GT11, GT12, GT21, and GT22.

長辺15と長辺16には、当該各長辺の中央のみに沿って形成され前記短辺方向で対向する第2外部端子GT3,GT4が形成されている。第2外部端子GT3,GT4は、図示しないビアなどにより、第1の配線パターンH1のいずれかに電気的に導出されている。   On the long side 15 and the long side 16, there are formed second external terminals GT3 and GT4 which are formed only along the center of each long side and are opposed in the short side direction. The second external terminals GT3 and GT4 are electrically derived to one of the first wiring patterns H1 by vias (not shown) or the like.

第1外部端子GT1,GT2は、第2外部端子GT3,GT4に比べて大きな面積で形成されてなる。この時、第2外部端子の面積に対する第1外部端子の面積比は、2倍以上あることが接合強度を確保するうえでより望ましい。   The first external terminals GT1 and GT2 are formed with a larger area than the second external terminals GT3 and GT4. At this time, the area ratio of the first external terminal to the area of the second external terminal is more preferably twice or more in order to ensure the bonding strength.

例えば、本形態では、第1外部端子GT1は電源用外部端子(VCC)、第1外部端子GT2は接地用外部端子(GND)として構成し、第2外部端子GT3は他の外部端子であり、出力制御用外部端子(OE)や周波数制御用外部端子(VCONT)、NC外部端子などいずれかとして構成し、第2外部端子GT4は出力用外部端子(OUT)として構成した。   For example, in this embodiment, the first external terminal GT1 is configured as a power external terminal (VCC), the first external terminal GT2 is configured as a ground external terminal (GND), and the second external terminal GT3 is another external terminal. An external terminal for output control (OE), an external terminal for frequency control (VCONT), an NC external terminal, or the like is configured, and the second external terminal GT4 is configured as an external terminal for output (OUT).

前記セラミック多層基板のベース1の中間層である堤部12の上面(前記第2の収納部10bの底面)には、後述する圧電振動素子3を搭載する保持台10cが形成されており、その上面には後述する圧電振動素子3と接続される第2の配線パターンH2(一部のみ図示)が形成されている。前記保持台10cは堤部12の一部が収納部10の方に突出することで構成されている。この第2の配線パターンH2は、図示しない導電ビアなどにより、第1の配線パターンH1の一部に電気的に導出されている。   On the upper surface of the bank portion 12 (the bottom surface of the second storage portion 10b), which is an intermediate layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate, a holding base 10c for mounting a piezoelectric vibration element 3 described later is formed. On the upper surface, a second wiring pattern H2 (only a part of which is shown) connected to a piezoelectric vibration element 3 described later is formed. The holding table 10 c is configured by a part of the bank portion 12 projecting toward the storage unit 10. The second wiring pattern H2 is electrically derived to a part of the first wiring pattern H1 by a conductive via (not shown) or the like.

以上のような構成のベース1は周知のセラミック積層技術やメタライズ技術を用いて形成される。実装用外部端子GT1,GT2,GT3,GT4、引き回し電極GT11,GT12,GT21,GT22、第1の配線パターンH1、第2の配線パターンH2は、接合領域13aの形成と同様にタングステンあるいはモリブデン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。   The base 1 configured as described above is formed using a known ceramic lamination technique or metallization technique. The mounting external terminals GT1, GT2, GT3, GT4, the routing electrodes GT11, GT12, GT21, GT22, the first wiring pattern H1, and the second wiring pattern H2 are made of tungsten, molybdenum, or the like as in the formation of the bonding region 13a. Each of the nickel plating layer and the gold plating layer is formed on the upper surface of the metallized layer.

第1の収納部10aの内底面に搭載される集積回路素子2は、C−MOSなどのインバータ増幅器(発振用増幅器)を内蔵したワンチップの集積回路素子であり、集積回路素子2の底面側には複数のパッドPが形成されている。当該集積回路素子2は、例えば金などの金属バンプCを介して、集積回路素子2の複数のパッドPとベース1に形成された複数の第1の配線パターンH1とを例えばFCBにより接続される。なお、本形態では、金属バンプにより接合した構成を例にしているが、金属ワイヤバンプを用いてもよい。   The integrated circuit element 2 mounted on the inner bottom surface of the first housing portion 10a is a one-chip integrated circuit element incorporating an inverter amplifier (oscillation amplifier) such as a C-MOS. A plurality of pads P are formed in the. In the integrated circuit element 2, a plurality of pads P of the integrated circuit element 2 and a plurality of first wiring patterns H1 formed on the base 1 are connected by, for example, FCB via metal bumps C such as gold. . In this embodiment, a configuration in which metal bumps are joined is used as an example, but metal wire bumps may be used.

集積回路素子2の上方で、収納部10の同一空間である第2の収納部10bには所定の間隔を持って圧電振動素子3が搭載される。圧電振動素子3は例えば矩形状のATカット水晶振動板であり、その表面に矩形状の励振電極31とこの引出電極が形成され、その裏面に矩形状の励振電極32とこの引出電極が形成されており、これら一対の励振電極31,32が表裏面で対向して形成されている。これらの電極は、例えば、クロムまたはニッケルの下地電極層と、銀または金の中間電極層と、クロムまたはニッケルの上部電極層とから構成された積層薄膜、クロムやニッケルの下地電極層と、銀または金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。   Above the integrated circuit element 2, the piezoelectric vibration element 3 is mounted at a predetermined interval in the second storage portion 10 b that is the same space of the storage portion 10. The piezoelectric vibration element 3 is, for example, a rectangular AT-cut quartz crystal diaphragm, and a rectangular excitation electrode 31 and this extraction electrode are formed on the surface thereof, and a rectangular excitation electrode 32 and this extraction electrode are formed on the back surface thereof. The pair of excitation electrodes 31 and 32 are formed to face each other on the front and back surfaces. These electrodes include, for example, a laminated thin film composed of a chromium or nickel base electrode layer, a silver or gold intermediate electrode layer, and a chromium or nickel upper electrode layer, a chromium or nickel base electrode layer, and silver Alternatively, it is a laminated thin film composed of a gold upper electrode layer. Each of these electrodes can be formed by a thin film forming means such as a vacuum deposition method or a sputtering method.

圧電振動素子3とベース1との接合は、例えばペースト状であり銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系の導電樹脂接着剤(導電性接合材)Sを用いている。図1に示すように、導電性樹脂接着剤Sは、第2の配線パターンH2のうちの一部の上面に塗布されるとともに、導電性樹脂接着剤Sを圧電振動素子3と保持台10cの間に介在させ硬化させることで、お互いを電気的機械的に接合している。以上により、圧電振動素子3の一端部をベース1の第1の収納部10aの底面から隙間を設けながら、圧電振動素子3の対向する他端部をベースの保持台10cに接合して、片持ち保持される。なお、本形態では、シリコーン系の導電樹脂接着剤により接合した構成を例にしているが、この導電性接合材として他の導電性樹脂接着剤や金属バンプ、金属メッキバンプなどを用いてもよい。   The piezoelectric vibration element 3 and the base 1 are bonded using, for example, a silicone-based conductive resin adhesive (conductive bonding material) S that is in the form of a paste and contains fine metal pieces such as silver filler. As shown in FIG. 1, the conductive resin adhesive S is applied to a part of the upper surface of the second wiring pattern H2, and the conductive resin adhesive S is applied to the piezoelectric vibration element 3 and the holding base 10c. By interposing them and curing them, they are joined together electromechanically. As described above, one end portion of the piezoelectric vibration element 3 is joined to the holding base 10c of the base while the opposite other end portion of the piezoelectric vibration element 3 is joined to the base holding base 10c while providing a gap from the bottom surface of the first storage portion 10a of the base 1. Held. In this embodiment, a configuration in which bonding is performed using a silicone-based conductive resin adhesive is taken as an example, but other conductive resin adhesive, metal bumps, metal plating bumps, or the like may be used as the conductive bonding material. .

ベース1を気密封止する蓋4は、例えば、コバール等からなるコア材に金属ろう材(封止材)が形成された構成である。この金属ろう材からなる封止材5がベース1の接合領域(金属膜)13aと接合される構成となる。金属製の蓋4の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。   The lid 4 that hermetically seals the base 1 has a configuration in which a metal brazing material (sealing material) is formed on a core material made of, for example, Kovar. The sealing material 5 made of this metal brazing material is joined to the joining region (metal film) 13 a of the base 1. The plan view outline of the metal lid 4 is substantially the same as or slightly smaller than the outline of the ceramic base.

収納部10に集積回路素子2と圧電振動素子3が格納されたベース1の接合領域13aに対して金属製の蓋4にて被覆し、金属製の蓋4の封止材5とベースの接合領域13aを溶融硬化させ、気密封止を行うことで表面実装型水晶発振器6の完成となる。   The joint area 13a of the base 1 in which the integrated circuit element 2 and the piezoelectric vibration element 3 are housed in the storage portion 10 is covered with a metal lid 4, and the sealing material 5 of the metal lid 4 and the base are joined. The surface-mounted crystal oscillator 6 is completed by melt-curing the region 13a and performing hermetic sealing.

このように構成された表面実装型水晶発振器6は、図1に示すように、回路基板7の配線パターン71に対してはんだなどの接合材8を用いて接合される。つまり、第1外部端子GT1,GT2、第2外部端子GT3,GT4(図1ではGT1,GT2,GT3のみ図示)に接合材8を用いて回路基板7の配線パターン71へ接合する。   As shown in FIG. 1, the surface-mount type crystal oscillator 6 configured as described above is bonded to the wiring pattern 71 of the circuit board 7 using a bonding material 8 such as solder. That is, the first external terminals GT1 and GT2 and the second external terminals GT3 and GT4 (only GT1, GT2 and GT3 are shown in FIG. 1) are bonded to the wiring pattern 71 of the circuit board 7 using the bonding material 8.

上記実施形態では、回路基板上に形成される配線パターンとして比較的面積が大きい電源配線パターンと接地用配線パターンとに接続される第1外部端子GT1(電源用外部端子)と第1外部端子GT2(接地用外部端子)とを大きな面積で形成し、ベースの短辺の略全長に沿って形成され長辺方向に対向して構成している。このため、回路基板7の他の配線パターンからの不要な輻射ノイズなどの悪影響を受けにくくするとともに、回路基板7で比較的面積が大きい電源配線パターンと接地用配線パターンとから容易に引き回し配線を得ることができる。また、回路基板7と接合されるはんだに生じる最大応力発生点であるベース1の外装部の底面のうち長辺方向両端部に近接する領域に形成された第1外部端子GT1,GT2の面積を大きく形成しているので、ここでの接合力を高め、接合強度を向上させることができる。つまり、これら第1外部端子GT1,GT2が表面実装型圧電発振器6を回路基板7へ搭載する際の面積の大きな接合補強用の外部端子として利用できる。別途接合補強用の外部端子を設ける必要もなく、かつそれぞれ機能する各外部端子の役割を変更することもなく、外部端子の配置的な制限にも対応することができる。以上により、小型化に対応させながら、はんだクラックの対応も行えるより信頼性の高い外部端子の接続構造が得られる。   In the embodiment, the first external terminal GT1 (power supply external terminal) and the first external terminal GT2 connected to the power supply wiring pattern and the grounding wiring pattern having a relatively large area as the wiring patterns formed on the circuit board. (External terminal for grounding) is formed in a large area, is formed along substantially the entire short side of the base, and is opposed to the long side. Therefore, the circuit board 7 is less likely to be adversely affected by unnecessary radiation noise from other wiring patterns, and the circuit board 7 can be easily routed from the power wiring pattern and the ground wiring pattern having a relatively large area. Can be obtained. In addition, the areas of the first external terminals GT1 and GT2 formed in regions close to both ends in the long side direction of the bottom surface of the exterior portion of the base 1, which is the maximum stress generation point generated in the solder bonded to the circuit board 7, are as follows. Since it is formed large, the bonding force here can be increased and the bonding strength can be improved. In other words, the first external terminals GT1 and GT2 can be used as external terminals for reinforcing the joint having a large area when the surface-mounted piezoelectric oscillator 6 is mounted on the circuit board 7. It is not necessary to provide an external terminal for reinforcing the connection separately, and the role of each functioning external terminal is not changed, and it is possible to deal with the layout restrictions of the external terminals. As described above, it is possible to obtain a more reliable external terminal connection structure that can cope with solder cracks while reducing the size.

また、その他の外部端子と出力用外部端子については、ベースの長辺の中央のみに沿って形成され短辺方向で対向する第2外部端子GT3,GT4として構成しているので、電源用外部端子と接続される回路基板の電源配線パターンへの接続ラインと、接地用外部端子と接続される回路基板の接地用配線パターンへの接続ラインとの間に出力外部端子とこれに接続される回路基板の出力配線パターンへの接続ラインが挟まれて、表面実装型圧電発振器としての内外への不要な輻射ノイズの悪影響を軽減することができる。また、出力用外部端子とその他の外部端子については、所定の電気的信号を出力あるいは入力するための機能外部端子として重要であるため、回路基板7と接合されるはんだに生じる応力発生の影響の少ないベースの長辺の中央のみに沿って形成することで、はんだクラックの影響の少ないより確実な電気的信号の入出力用の接続点として構成することができる。   The other external terminals and output external terminals are configured as second external terminals GT3 and GT4 that are formed only along the center of the long side of the base and are opposed in the short side direction. Between the connection line to the power supply wiring pattern of the circuit board connected to the circuit board and the connection line to the ground wiring pattern of the circuit board connected to the grounding external terminal The connection line to the output wiring pattern is sandwiched, and the adverse effect of unnecessary radiation noise on the inside and outside of the surface mounted piezoelectric oscillator can be reduced. Further, since the output external terminal and other external terminals are important as functional external terminals for outputting or inputting a predetermined electric signal, the influence of the stress generation generated in the solder bonded to the circuit board 7 is affected. By forming only along the center of the long side of a small number of bases, it can be configured as a more reliable connection point for input / output of electrical signals with little influence of solder cracks.

なお、上記した本実施例では、圧電振動素子としてATカット水晶振動板を用いているが、これに限定されるものでなく、音叉型水晶振動片であってもよい。また、圧電振動素子として水晶を材料としているが、これに限定されるものではなく、圧電セラミックスやLiNbO3等の圧電単結晶材料を用いてもよい。すなわち、任意の圧電振動素子が適用可能である。また、圧電振動素子を片持ち保持するものを例にしているが、圧電振動素子の両端を保持する構成であってもよい。また導電性接合材として、シリコーン系の導電樹脂接着剤を例にしているが、他の導電性樹脂接着剤でもよく、金属バンプや金属メッキバンプのバンプ材、ろう材等を用いてもよい。 In the above-described embodiment, an AT cut quartz crystal vibrating plate is used as the piezoelectric vibrating element. However, the present invention is not limited to this, and a tuning fork type quartz vibrating piece may be used. Further, although quartz is used as the piezoelectric vibration element, the present invention is not limited to this, and a piezoelectric single crystal material such as piezoelectric ceramics or LiNbO 3 may be used. That is, any piezoelectric vibration element can be applied. In addition, although the example in which the piezoelectric vibration element is cantilevered is taken as an example, a configuration in which both ends of the piezoelectric vibration element are retained may be employed. Moreover, although the silicone type conductive resin adhesive is taken as an example of the conductive bonding material, other conductive resin adhesives may be used, and bump materials, brazing materials, etc. of metal bumps and metal plating bumps may be used.

また、本実施例では、圧電振動素子3と集積回路素子2とを用いているが、これに限定されるものではなく、圧電振動素子3の個数は任意に設定可能であり、さらに集積回路素子2に加えて他の回路部品を搭載してもよい。すなわち、用途にあわせてベースに搭載する部材を設定変更することができる。また、集積回路素子とベースとの電気的接続は、フリップチップボンディング工法に限らず、ワイヤボンディング工法などを採用してもよい。発振用増幅器としてC−MOSのインバータ増幅器を内蔵したワンチップの集積回路素子を用いた発振回路構成を例にしているが、他の発振用増幅器を含む発振回路構成でもよい。   In this embodiment, the piezoelectric vibration element 3 and the integrated circuit element 2 are used. However, the present invention is not limited to this, and the number of piezoelectric vibration elements 3 can be arbitrarily set. In addition to 2, other circuit components may be mounted. That is, the setting of the member mounted on the base can be changed according to the application. Further, the electrical connection between the integrated circuit element and the base is not limited to the flip chip bonding method, and a wire bonding method or the like may be employed. Although an oscillation circuit configuration using a one-chip integrated circuit element incorporating a C-MOS inverter amplifier as an oscillation amplifier is taken as an example, an oscillation circuit configuration including other oscillation amplifiers may be used.

また、本実施例では、金属ろう材による封止を例にしたが、これに限定されるものではなく、シーム封止、ビーム封止(例えば、レーザビーム、電子ビーム)やガラス封止等でも適用することができる。   In this embodiment, sealing with a metal brazing material is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and seam sealing, beam sealing (for example, laser beam, electron beam), glass sealing, etc. Can be applied.

また、本実施例では、表面実装型圧電発振器として上部のみが開口した凹部を有するベース1の内底面に集積回路素子2を収納し、その上部に圧電振動素子3を収納した積層型配置のもののみを開示しているが、上部と下部が開口した凹部を有するベースの下部凹部の内底面に集積回路素子2を収納し、上部凹部の内底面に圧電振動素子3を収納したH型配置のものなどに適用してもよい。   Further, in this embodiment, the surface mount type piezoelectric oscillator has a stacked arrangement in which the integrated circuit element 2 is accommodated on the inner bottom surface of the base 1 having a recess opened only at the upper part, and the piezoelectric vibration element 3 is accommodated on the upper surface. However, the integrated circuit element 2 is housed on the inner bottom surface of the lower concave portion of the base having the concave portion whose upper and lower portions are open, and the piezoelectric vibration element 3 is housed on the inner bottom surface of the upper concave portion. You may apply to things.

本発明は、その思想または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、表面実装型圧電振動発振器に適用できる。   The present invention can be applied to a surface mount type piezoelectric vibration oscillator.

1 ベース
2 集積回路素子
3 圧電振動素子
4 蓋
5 封止材
6 表面実装型水晶発振器
7 回路基板
8 接合材
S 導電樹脂接着剤(導電性接合材)
C 金属バンプ
V 導電ビア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Integrated circuit element 3 Piezoelectric vibration element 4 Lid 5 Sealing material 6 Surface mount type crystal oscillator 7 Circuit board 8 Bonding material S Conductive resin adhesive (conductive bonding material)
C Metal bump V Conductive via

Claims (1)

表面実装型圧電発振器であって、
発振用増幅器を内蔵した集積回路素子と、
前記集積回路素子と接続される一対の励振電極が形成された圧電振動素子と、
矩形状のセラミック基板が積層されて収納部と外装部とが構成され、収納部に形成された複数の配線パターンと、外装部に形成され前記配線パターンの一部と接続された外部端子とを有する絶縁性のベースとがあり、
前記ベースの外装部の底面には、短辺の略全長に沿って形成され長辺方向に対向する第1外部端子と、長辺の中央のみに沿って形成され短辺方向で対向する第2外部端子とを有し、
前記第1外部端子が電源用外部端子と接地用外部端子とからなり、
前記第2外部端子が出力用外部端子とその他の外部端子とからなり、
前記第1外部端子が前記第2外部端子に比べて大きな面積で形成されてなる
ことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
A surface mount piezoelectric oscillator,
An integrated circuit element with a built-in oscillation amplifier;
A piezoelectric vibration element having a pair of excitation electrodes connected to the integrated circuit element;
A rectangular ceramic substrate is laminated to form a storage portion and an exterior portion, and a plurality of wiring patterns formed in the storage portion, and external terminals formed in the exterior portion and connected to a part of the wiring pattern And has an insulating base
On the bottom surface of the exterior portion of the base, a first external terminal formed along substantially the entire length of the short side and opposed in the long side direction, and a second external terminal formed only along the center of the long side and opposed in the short side direction. An external terminal,
The first external terminal comprises a power external terminal and a ground external terminal;
The second external terminal comprises an output external terminal and other external terminals,
The surface-mount type piezoelectric oscillator, wherein the first external terminal is formed with a larger area than the second external terminal.
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