CN103856181A - 基底基板、安装构造体、模块、电子设备以及移动体 - Google Patents
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Abstract
提供基底基板、安装构造体、模块、电子设备以及移动体,不易在与配置于基板的电极连接的焊锡产生热负荷引起的裂纹。作为基底基板的绝缘容器(20)包含:配置于另一面(另一个面)(4)侧的搭载部(6);以及设置于与另一面(4)形成正反关系的底面(3)并使用焊锡与配置于印刷基板(38)的接合区(外部端子)(35)连接的安装电极(安装端子)(5),底面(3)的中央部侧的安装电极(5)的第1端(5a)相比位于底面(3)的中央部侧的接合区(35)的第2端(35a)配置于底面(3)的中央部侧,俯视时第1端(5a)相反侧的第3端(5b)相比俯视时第2端(35a)相反侧的第4端(35b)配置于底面(3)的中央部侧。
Description
技术领域
本发明涉及基底基板,以及使用了该基底基板的安装构造体、模块、电子设备以及移动体。
背景技术
作为表面安装型电子器件,例如公知有具有如下结构的表面安装型电子器件:在形成于底部(背面)具有安装电极(安装端子)的绝缘基板的表面的布线图案上搭载有各种电路部件等。作为这种表面安装型电子器件,例如可例示石英振子、石英振荡器等,具有如下结构:在底部具有安装电极的陶瓷等的绝缘容器(绝缘基板)的表面凹处内搭载压电振动元件且利用盖体对凹处进行气密密封。
在由陶瓷等构成的电子器件的绝缘容器中,为了确保设置于容器底面的安装电极与容器内部之间的导通而在容器底面转角部形成侧壁的形状在俯视时为圆弧状的城堡形槽口,并且,在该侧壁形成与安装电极导通的导体膜。圆弧状的城堡形槽口在防止由于容器的构成材料与主板电路基板(玻璃环氧树脂等)之间的热膨胀系数的差异而造成的焊锡裂纹的方面是有效的,其中,主板电路基板具有对该容器底面的安装电极进行焊锡连接的接合区。即,通常将由陶瓷等低热膨胀系数材料构成的容器锡焊连接到由玻璃环氧树脂材料等构成的主板电路基板的接合区上,因此,在之后施加热负荷时,在处于矩形的容器底面的最远离中心部的位置处的焊锡接合部的拐角部产生最大变形,从而焊锡容易产生裂纹。
为了防止该拐角部的焊锡接合部产生裂纹,提出了如下结构:从基底基板(容器)的拐角部朝向两侧具有预定的长度地设置表面形成有电极的城堡形槽口,缩短该拐角部(角部)与容器底面中心部之间的距离且增加焊脚量,从而提高与主板电路基板(印刷基板)的接合区(连接电极)之间的接合强度(例如参照专利文献1)。在该结构中,在主板电路基板(印刷基板)的接合区的外缘内,以设置于容器底面收纳安装电极的方式形成并配置有接合区和安装电极。
【专利文献1】日本特开2006-196703号公报
但是,在上述现有的结构中,在俯视时,在安装电极(安装端子)的绝缘容器的中央部侧的端部与接合区(外部端子)的连接部形成的焊脚的第1外缘、和安装电极(安装端子)的设置有城堡形槽口一侧的端部与接合区(外部端子)的连接部形成的焊脚的第2外缘,成为以随着从安装电极朝向接合区而相互远离的方式下摆翻边的形状。如果这样形成以第1外缘和第2外缘相互远离的方式下摆翻边的焊脚,则在对锡焊后的绝缘容器和主板电路基板(印刷基板)施加热负荷时,由于绝缘容器与印刷基板的膨胀系数的差异而产生的热应变引起的应力集中到焊脚,从而焊脚可能产生裂纹。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的,其可以作为以下的方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的基底基板的特征在于,该基底基板包含使用接合材料与设置于安装基板的电极盘连接的安装端子,所述安装端子包含:在俯视时配置于所述电极盘的区域外的第1端;以及在俯视时与所述电极盘的区域内侧重合的第2端。
根据本应用例,在俯视时设置于基板的安装端子的第1端与外部端子的区域外重合,因此,该部位的焊脚以下摆从外部端子朝向安装端子面扩展的方式形成。
此外,在俯视时设置于基板的安装端子的第2端与外部端子的区域内侧重合,因此,该部位的焊脚以下摆从安装端子的第2端朝向外部端子扩展的方式形成。当构成这种结构的焊脚时,形成于第1端侧的焊脚与安装端子面之间的接合部变薄,因此其弯曲强度减弱。因此,在对锡焊后的安装端子和外部端子施加热负荷时,形成于第1端侧的焊脚容易变形,换言之,热应变应力得到释放,由此,能够防止热应变应力的集中。由此,能够抑制热应变应力集中产生的焊脚的裂纹。
[应用例2]本应用例的安装构造体的特征在于,该安装构造体包含:设置有安装端子的第1基板;以及第2基板,其设置有使用接合材料安装所述安装端子的外部端子,所述安装端子的第1端在俯视时配置于所述外部端子的区域外,所述安装端子的第2端在俯视时与所述外部端子的区域内侧重合,从第1端到所述外部端子存在第1焊脚,从第2端到所述外部端子存在第2焊脚。
根据本应用例,在俯视时设置于第1基板的安装端子的第1端与设置于第2基板的外部端子的区域外重合,因此,该部位的第1焊脚以下摆从外部端子朝向安装端子面扩展的方式形成。
此外,在俯视时设置于第1基板的安装端子的第2端与设置于第2基板的外部端子的区域内侧重合,因此,该部位的第2焊脚以下摆从安装端子的第2端朝向外部端子扩展的方式形成。当构成这种结构的焊脚时,形成于第1端侧的第1焊脚与安装端子面之间的接合部变薄,因此其弯曲强度减弱。
因此,在对锡焊后的安装端子和外部端子施加热负荷时,形成于第1端侧的第1焊脚容易变形,换言之,热应变应力得到释放,由此,能够防止热应变应力的集中。由此,能够抑制热应变应力集中产生的焊脚的裂纹。
[应用例3]在上述应用例所述的安装构造体中,其特征在于,所述第1基板具有一对所述安装端子,所述第2基板具有一对所述电极盘,设所述一对所述安装端子的相对侧的端为所述第1端,设所述一对所述安装端子的相对侧的相反侧的端为所述第2端,从所述第1端到所述电极盘存在所述第1焊脚,从所述第2端到所述电极盘存在所述第2焊脚。
根据本应用例,一对安装端子的相对侧的安装端子的第1端在俯视时相比外部端子的相对侧的第3端,与一对外部端子之间的区域内侧重合,因此,该部位的第1焊脚以下摆从外部端子的第3端侧朝向安装端子面扩展的方式形成。
此外,安装端子的第1端和俯视时相反侧的第2端在俯视时与外部端子的第3端和第4端之间的区域内侧重合,因此,该部位的第2焊脚以下摆从安装端子的第2端侧朝向外部端子扩展的方式形成。当构成这种结构的焊脚时,一对安装端子的相对侧的第1焊脚与安装端子面之间的接合部变薄,因此其弯曲强度减弱。因此,在对锡焊后的安装端子和第2基板(主板电路基板)的外部电极施加热负荷时,第1焊脚容易变形,换言之,热应变应力得到释放,由此,能够防止热应变应力的集中。由此,能够抑制热应变应力集中产生的焊脚的裂纹。
[应用例4]在上述应用例所述的安装构造体中,其特征在于,所述第1基板包含有在与所述安装端子的所述第1端交叉的方向上延伸的端部,所述端部在俯视时与所述电极盘的内侧重合,从所述端部到所述电极盘存在第3焊脚。
根据本应用例,还能够在与第1端交叉的端部上,设置以下摆朝向外部端子扩展的方式形成的第3焊脚。由此,作为锡焊整体的焊脚和焊锡量增加,因此,除了上述效果以外,还能够提高焊锡强度,从而能够提高防止焊脚上产生裂纹的效果。
[应用例5]本应用例的模块的特征在于,该模块具有上述应用例中的任意一例所述的安装构造体。
根据本应用例,由于具有上述安装构造体,因此,能够提供可抑制在将基底基板锡焊到主板电路基板(印刷基板)时形成的焊脚由于热负荷而产生焊锡裂纹等不良情况的高可靠性的模块。
[应用例6]本应用例的电子设备的特征在于,该电子设备具有上述应用例中的任意一例所述的安装构造体。
根据本应用例,由于具有上述安装构造体,因此,能够提供可抑制在将基底基板锡焊到主板电路基板(印刷基板)时形成的焊脚由于热负荷而产生焊锡裂纹等不良情况的高可靠性的电子设备。
[应用例7]本应用例的移动体的特征在于,该移动体具有上述应用例中的任意一例所述的安装构造体。
根据本应用例,由于具有上述安装构造体,因此,能够提供可抑制在将基底基板锡焊到主板电路基板(印刷基板)时形成的焊脚由于热负荷而产生焊锡裂纹等不良情况的高可靠性的振荡器。
附图说明
图1示出使用了本发明的基底基板的第1实施方式的表面安装型石英振子的概略结构和锡焊状态,(a)是俯视图,(b)是正剖视图,(c)是背面侧观察到的(a)的仰视图。
图2的(a)是示出形成于第1实施方式的表面安装型石英振子与印刷基板的接合区之间的焊脚的正剖视图,图2的(b)是示出作为比较例示出的以往结构的焊脚的正剖视图。
图3示出使用了本发明的基底基板的第2实施方式的表面安装型石英振子的概略结构和锡焊状态,(a)是俯视图,(b)是正剖视图,(c)是背面侧观察到的(a)的仰视图。
图4是示出第2实施方式的表面安装型石英振子的焊脚的状态的图,(a)是立体图,(b)是(a)的P-P剖视图。
图5的(a)是示出第2实施方式的表面安装型石英振子的焊脚热应变应力分布的仿真图,图5的(b)是示出比较例的焊脚热应变应力分布的仿真图。
图6是示出使用了本发明的基底基板的振荡器的正剖视图。
图7是示出使用了本发明的基底基板的电子器件的正剖视图。
图8是示出作为电子设备的一例的移动型的个人计算机的结构的立体图。
图9是示出作为电子设备的一例的移动电话机的结构的立体图。
图10是示出作为电子设备的一例的数字静态照相机的结构的立体图。
图11是示出作为移动体的一例的汽车的结构的立体图。
标号说明
1:石英振子;2:底板;3:底面(一个面);4:另一面(另一个面);5:作为安装端子的安装电极;5a:第1端;5b:第3端;5c、5d:第5端;6:搭载部;7:转角部;8:搭载板;9:壁板;10:石英振动元件;11:激励电极;12:布线电极;13:连接电极;14:内部焊盘;15:密封圈;16:盖体;17:导电性粘接剂;20、20a、20b:作为基底基板的绝缘容器;21:第2缺口部;22:第3缺口部;23:第1缺口部;24、25、26:第2端子;30:焊脚;31:第2焊脚;32:第3焊脚;34:第1焊脚;35:作为外部端子的接合区;35a:第2端;35b:第4端;35c、35d:第6端;37:外框;38:印刷基板;50:振荡器;60:电子器件;51、61:电路元件;52、62:布线端子;53、63:引线接合布线;70:突起部;106:作为移动体的汽车;1100:作为电子设备的个人计算机;1200:作为电子设备的移动电话机;1300:作为电子设备的数字静态照相机。
具体实施方式
下面,根据附图所示的实施方式,对本发明进行详细说明。另外,在以下的实施方式中,使用作为采用了本发明的基底基板的表面安装型压电振子的一例的表面安装型石英振子进行说明。
(第1实施方式)
使用附图对使用了本发明的基底基板的第1实施方式的表面安装型的石英振子、以及使用了该表面安装型的石英振子的安装构造体进行说明。图1示出本发明第1实施方式的表面安装型的石英振子的概略结构和锡焊状态,(a)是俯视图,(b)是正面纵向部分剖视图,(c)是背面侧观察到的(a)的仰视图。另外,在(a)的俯视图中,为了方便说明,省略了密封圈和盖体。此外,表面安装型的石英振子是振子的一例。
石英振子1具有如下结构:在层叠由陶瓷片等片状的绝缘材料形成的底板2、搭载板8和壁板9而成的作为基底基板(第1基板)的绝缘容器(封装)20的凹部即搭载部6中收纳有石英振动元件10,利用金属制的盖体16通过缝焊对搭载部6进行密封。
在此,石英振子1不限于此,也可以是如下构造:在由层叠陶瓷构成的凹状的绝缘容器(封装)20的凹部即搭载部6中收纳有石英振动元件10,利用玻璃密封将由陶瓷等构成的盖体16接合到绝缘容器20的开口端面,并密闭封入石英振动元件10而成。
作为基底基板(第1基板)的绝缘容器(封装)20依次层叠有底板2、作为石英振动元件10的搭载板的搭载板8和作为外壁的壁板9。绝缘容器20是具有俯视时为大致矩形的容器形状的电路布线基板,具备包含大致矩形的底板2的底面(一个面)3的2个角进行设置的作为安装端子的安装电极(第1端子)5。安装电极(第1端子)5是采用了如下结构的导电性的金属层:在例如烧制成底层金属的镍(Ni)金属化层上实施了镀金(Au)。而且,在绝缘容器20中,在底板2的与底面3形成正反关系的另一面(另一个面)4侧,设置有由搭载板8和壁板9的开口部围成的凹部即搭载部6。另外,另一面4是绝缘容器20的连接有盖体16一侧的面,图示中为了方便是指底板2的一个面。并且,在搭载部6内露出的搭载板8的露出面上,具备与石英振动元件10电连接的2个内部焊盘14。各内部焊盘14分别与对应的安装电极5导通,但省略了图示。
此外,在绝缘容器20的大致矩形四角的转角部7处,从底板2的底面3侧的转角部7朝向另一面4侧的转角部7,在绝缘容器20的转角部7的侧面设置有第1缺口部(城堡形槽口)23。即,第1缺口部(城堡形槽口)23设置在从底板2的底面3到壁板9的上表面(形成有连接盖体16的密封圈15的面)为止的侧面上。第1缺口部23在俯视绝缘容器20时朝向中央侧包含曲线地凹陷。在该例中,形成为所谓圆弧状的凹部。
并且,在夹着第1缺口部23的两侧的绝缘容器20的侧面上,设置有从第1缺口部23起延伸设置的第2缺口部21和第3缺口部22。第2缺口部21和第3缺口部22与第1缺口部23同样,从底板2的底面3侧的转角部7朝向另一面4侧进行设置。即,第2缺口部21和第3缺口部22与第1缺口部23同样,设置在从底板2的底面3到壁板9的上表面(形成有连接盖体16的密封圈15的面)为止的侧面上。第2缺口部21和第3缺口部22是在俯视绝缘容器20时从绝缘容器20的外周朝向内侧具有预定长度的凹陷状的缺口,一端与第1缺口部23连接。并且,从与第1缺口部23连接的一端起具有预定长度地延伸的另一端设置成圆弧状。
在第1缺口部23、第2缺口部21和第3缺口部22的表面设置有作为金属层的第2端子26、24、25。即,在第1缺口部23的表面形成有第2端子26,在第2缺口部21的表面形成有第2端子24,在第3缺口部22的表面形成有第2端子25。第2端子26、24、25优选由焊锡浸润性良好的金属形成以确保后述的石英振子1的锡焊附着性,采用在例如烧制成底层金属的镍(Ni)金属化层上实施了镀金(Au)的结构。另外,第2端子26、24、25可以具有导电性,也可以是与作为第1端子的安装电极5连接而被用作电极层的结构。此外,在此示出的第2端子26、24、25的结构是一个例子,只要具有作为电极层、或锡焊层等的功能,则也可以使用其它金属。
另外,在第2缺口部21与第3缺口部22之间设置有突起部70。并且,在形成有该突起部70的底面3上还设置有安装电极(第1端子)5。由此,能够与在转角部7设置第1缺口部23对应地,利用设置有突起部70的部分的安装电极5的面积,对俯视时粘接区域的面积减少的部分增大(所谓的争取)粘接面积,从而维持或强化成不降低焊锡接合的强度。
此外,优选将突起部70的宽度L设为封装的横向宽度W的50%以下(L/W≤50(%))。由此,在基底基板的制造工序中,能够减少由主板基板单片折断时产生的毛边量。
另外,在本说明中说明了如下结构:在夹着第1缺口部23的两侧的绝缘容器20的侧面上,设置有从第1缺口部23起延伸的第2缺口部21和第3缺口部22,但是不限于此。也可以是在绝缘容器20的侧面上,设置有从第1缺口部23延伸设置的第2缺口部21或第3缺口部22中的至少一个缺口部的结构。
石英振动元件10在表背的主面形成有激励电极11,经由从激励电极11延伸的布线电极12设置有2个连接电极13。并且,石英振动元件10通过将导电性粘接剂17等用于构成绝缘容器20的搭载板8的搭载部6内设置的内部焊盘14,取得电导通而进行连接固定。
经由设置于构成绝缘容器20的壁板9的上表面的密封圈15,对盖体16与绝缘容器20(壁板9)进行缝焊而对收纳有石英振动元件10的搭载部6进行密封。盖体16也被称作盖,例如可使用42合金(在铁中含有42%镍的合金)或可伐合金(铁、镍、钴的合金)等金属、陶瓷或玻璃等形成。密封圈15例如在由金属形成盖体16的情况下,将可伐合金等脱模成矩形环状而形成。由绝缘容器20和盖体16形成的凹部空间即搭载部6成为用于石英振动元件10进行动作的空间,因此优选密闭/密封成减压空间或惰性气体环境。
上述结构的石英振子1通过锡焊被安装到作为基板(第2基板)的电路基板或其它的印刷基板38等。在该图中示出如下状态:在设置有作为电极的接合区35的作为基板的印刷基板(第2基板)38上搭载石英振子1,通过锡焊对印刷基板38的接合区35与石英振子1的作为安装端子的安装电极5进行连接固定。以下对印刷基板38的接合区(外部端子)35与石英振子1的安装电极5之间的位置关系进行说明。
在该例的石英振子1中,在绝缘容器20的设置有第2缺口部21的各个端侧的底面3上设置有一对安装电极5。在印刷基板38中,设置有以分别与一对安装电极5相对的方式配置成一对的作为外部端子的接合区35。并且,一对安装电极5与相对的一对接合区35通过焊锡取得电导通进行固定。
一对安装电极5在底面3的中央部侧具有第1端5a。换言之,一对安装电极5各自的第1端5a是一对安装电极5的相对侧的端。此外,一对安装电极5在与作为第1端5a的相反侧的端的、绝缘容器20的设置有第2缺口部21一侧的端重合的位置具有第3端5b。一对安装电极5设置成覆盖第1端5a至第3端5b之间的底面3。
设置于作为基板(第2基板)的印刷基板38的接合区35,在相比安装电极5的第1端5a更远离绝缘容器20的中央部一侧即接近绝缘容器20的第2缺口部21一侧具有第2端35a。换言之,接合区35的第2端35a是一对接合区35相对侧的端。此外,安装电极5的第1端5a以在俯视时与接合区35的区域外重合的方式进行配置。并且,设置于第2端35a到位于绝缘容器20的安装电极5的第3端5b的外侧(从绝缘容器20的中央部观察较远的位置)的第4端35b之间。换言之,在接合区35中,设置有第2端35a和俯视时第2端35a的相反侧的第4端35b。换言之,安装电极5的第2端5b在俯视时与接合区35的区域内侧重合。此外,在接合区35中,设置有作为与第2端35a和第4端35b交叉的端的第6端35c、35d。第6端35c、35d设置于在俯视时与设置有第3缺口部22的方向的绝缘容器20大致重合的位置。由此,接合区35成为由第2端35a、第4端35b和第6端35c、35d围成的电极。
并且,设置于绝缘容器20的底面3的一对安装电极5被配置成第1端5a相比接合区35的第2端35a更靠底面3的中央部侧,第3端5b相比接合区35的第4端35b更靠底面3的中央部侧,并被锡焊到接合区35。另外,作为与一对安装电极5的第1端5a和第3端5b交叉方向的端的第5端配置于在俯视时与接合区35的第6端35c、35d大致重合的位置处。换言之,安装电极5的第5端被设置成大致沿着绝缘容器20的设置有第3缺口部22一侧的侧面。
由此,在将石英振子1锡焊到印刷基板38的接合区35时,在绝缘容器20与接合区35之间形成有焊脚。对该焊脚进行说明。焊脚大致分成2个焊脚(第1焊脚34、第2焊脚31),这2个焊脚的形成状态影响到锡焊的强度、长期可靠性等。
第2焊脚31是从绝缘容器20的设置于第1缺口部23、第2缺口部21的第2端子26、24起朝向俯视时在绝缘容器20的外侧露出的接合区35的表面下摆翻边成曲线状的焊锡。第1焊脚34是从接合区35的第2端35a的侧面起朝向俯视时在绝缘容器20的底面3的中央部侧露出的安装电极5的表面下摆翻边成曲线状的焊锡。
通过使用可形成上述焊脚(第1焊脚34、第2焊脚31)的石英振子1和印刷基板38,能够抑制热应变应力集中产生的焊脚的裂纹。使用图2对该情况进行说明。图2的(a)是示出形成于第1实施方式的表面安装型石英振子1与印刷基板38的接合区35之间的第1焊脚34、第2焊脚31的正剖视图,(b)是示出作为比较例示出的以往结构的焊脚的正剖视图。
首先,对图2的(b)所示的以往结构进行说明。在图2的(b)所示的以往结构中,在印刷基板38a的接合区35f中锡焊有绝缘容器20的安装电极5。在绝缘容器20的外侧,形成有从第2端子24朝向俯视时在绝缘容器20的外侧露出的接合区35f的表面下摆翻边成曲线状的第11焊脚31a。此外,在绝缘容器20的中央部侧,形成有从安装电极5的该中央部侧的侧面(端缘)朝向俯视时露出的接合区35f的表面下摆翻边成曲线状的第12焊脚34a。由此,在图2的(b)所示的截面中,第11焊脚31a和第12焊脚34a成为朝向相同的接合区35f下摆翻边的形状。换言之,从正截面方向观察,第11焊脚31a和第12焊脚34a夹着接合区35f形成梯形进行锡焊。
接着,说明图2的(a)所示的本发明的实施方式1的形式。在图2的(a)所示的本发明实施方式1的安装构造体的形式中,在印刷基板38的接合区35中锡焊有绝缘容器20的安装电极5。
另外,本发明不限于焊锡,也可以使用低熔点金属、共晶金属、导电性粘接剂等接合材料将安装电极5接合到接合区35。
在绝缘容器20的中央部侧,形成有从接合区35的该中央侧的侧面(端缘)朝向俯视时露出的安装电极5的表面下摆翻边成曲线状的第1焊脚34。此外,在绝缘容器20的外侧,形成有从第2端子24朝向俯视时在绝缘容器20的外侧露出的接合区35的表面下摆翻边成曲线状的第2焊脚31。由此,在图2的(b)所示的截面中,第1焊脚34的外缘与第2焊脚31的外缘相互沿着相同的方向成为下摆翻边的形状。换言之,第1焊脚34和第2焊脚31夹着接合区35形成关于第1焊脚34和第2焊脚31的中间点大致点对称的形状,与接合区35和安装电极5相对之间的焊锡一起被锡焊。
在对上述以往的结构和本发明实施方式1的形式中被锡焊的绝缘容器20和印刷基板38、38a构成的安装构造体施加高温、低温等的热负荷时,印刷基板38、38a和绝缘容器20分别产生热膨胀和热收缩。例如在施加高温的情况下,印刷基板38向图中箭头P1的方向膨胀,同样绝缘容器20也向图中箭头P2的方向膨胀。此时,一般而言,热膨胀系数较大的印刷基板38的位置的变化量比绝缘容器20大,因此在图中箭头Q1、Q2方向施加热膨胀引起的力,热应变引起的应力集中到图中所示的部分F1、F2。
由此,在热应变引起的应力集中到部分F1、F2的情况下,在图2的(b)所示的以往结构中,第11焊脚31a的外缘与第12焊脚34a的外缘以随着从接合区35f朝向安装电极5相互接近的方式呈倾斜状地形成,因此第12焊脚34a难以变形,图中箭头Q1方向的应力难以释放。没有所谓的应力逃逸场所,热应变引起的应力容易集中到部分F1的部位。此外,在重复施加高温、低温的所谓温度循环(例如+150℃~-55℃)等时,向部分F1的部位重复施加膨胀、收缩引起的热应变应力,成为产生焊锡的累积疲劳引起的焊锡裂纹的一个原因。
与此相对,在图2的(a)所示的本发明实施方式1的形式中,第1焊脚34的外缘与第2焊脚31的外缘相互沿着相同的方向成为下摆翻边的形状。由此,附着到部分F2的部位的焊锡变薄,其刚性减弱。焊锡的刚性这样变弱,由此,容易产生第1焊脚34的挠曲(变形),容易利用该挠曲来释放图中箭头Q2方向的应力,从而不易产生热应变引起的应力集中。由此,即使在重复施加高温、低温的所谓温度循环(例如+150℃~-55℃)等时,热应变引起的应力也不易蓄积到部分F2的部位,还可抑制焊锡的累积疲劳,因此能够防止产生焊锡裂纹。
根据使用采用了本发明的基底基板的第1实施方式的石英振子1,通过锡焊将石英振子1连接到印刷基板38的安装构造体的结构,具有如下的效果。根据本结构,在对锡焊后的构成石英振子1的绝缘容器20的安装电极5和作为印刷基板38的电极的接合区35施加热负荷时,绝缘容器20的底面3的中央部侧的第1焊脚34容易挠曲(容易变形)。换言之,由于第1焊脚34变形,由于施加热负荷而产生的热应变应力得到释放,从而能够防止热应变应力的集中。由此,能够减少热应变引起的应力集中产生的第1焊脚34、第2焊脚31产生裂纹。由此,即使将使用了作为本发明的基底基板的绝缘容器20的石英振子1搭载到在高温、低温的环境下使用的设备,也能够减少产生焊锡劣化引起的连接不良等不良情况。
特别是在通过玻璃密封将由陶瓷构成的盖体接合到由层叠陶瓷构成的凹状的绝缘容器的开口端面而成的石英振动元件中,密封部是玻璃密封,与缝焊相比强度较弱,因此可能会损坏玻璃密封部的气密性,但是,如果应用本发明的安装构造体,则能够减少施加到玻璃密封部的热应变引起的应力,因此起到能够维持玻璃密封部的气密性这样的特有效果。
(第2实施方式)
使用图3和图4对使用了本发明的基底基板的第2实施方式的表面安装型石英振子、以及使用了该表面安装型石英振子的安装构造体进行说明。图3示出本发明第2实施方式的表面安装型石英振子的概略结构和锡焊状态,(a)是俯视图,(b)是正面纵向部分剖视图,(c)是背面侧观察到的(a)的仰视图。另外,在(a)的俯视图中,为了方便说明,省略了密封圈和盖体。图4是示出第2实施方式的表面安装型石英振子的焊脚的状态的图,(a)是立体图,(b)是(a)的P-P剖视图。另外,在以下的说明中,有时对与上述第1实施方式相同的结构标注相同标号并省略说明。
第2实施方式与上述第1实施方式的不同之处在于,设置于印刷基板38的作为电极的接合区35的形状不同,接合区35与设置于石英振子1的绝缘容器20的底面3的作为安装端子的安装电极5的位置关系发生变化。第2实施方式的石英振子1的结构与上述第1实施方式的石英振子1相同,因此标注相同标号并省略说明。
上述结构的石英振子1通过锡焊被安装到作为基板(第2基板)的电路基板或其它的印刷基板38等。在该图中示出如下的安装构造体:在设置有作为外部端子的接合区35的作为基板的印刷基板38上搭载有石英振子1,通过锡焊对印刷基板38的接合区35与石英振子1的安装电极5进行连接固定。以下对印刷基板38的接合区35与石英振子1的安装电极5之间的位置关系进行说明。
在第2实施方式的石英振子1中,与第1实施方式同样地在绝缘容器20的设置有第2缺口部21的各个端侧的底面3上设置有一对安装电极5。在印刷基板38中,设置有以分别与一对安装电极5相对的方式配置成一对的作为电极的接合区35。并且,一对安装电极5与相对的一对接合区35使用焊锡取得电导通进行连接。
一对安装电极5在底面3的中央部侧具有第1端5a。换言之,一对安装电极5各自的第1端5a是一对安装电极5的相对侧的端。此外,一对安装电极5在与作为第1端5a的相反侧的端的、绝缘容器20的设置有第2缺口部21一侧的端重合的位置具有第3端5b。此外,一对安装电极5具有与第1端5a交叉的第5端5c、5d。在俯视底面3时,第5端5c、5d形成为包含与设置于第3缺口部22的第2端子25的表面重合的部分。换言之,第5端5c、5d沿着绝缘容器20的设置有第3缺口部22一侧的侧面形成。由此,一对安装电极5被设置成覆盖第1端5a至第3端5b之间的底面3。
设置于印刷基板38的接合区35在相比安装电极5的第1端5a更远离绝缘容器20的中央部一侧即绝缘容器20的设置有第2缺口部21一侧具有第2端35a。并且,从第2端35a起,第4端35b相比绝缘容器20的安装电极5的第3端5b位于外侧。换言之,在接合区35中,设置有第2端35a和俯视时位于第2端35a的相反侧的第4端35b。此外,在接合区35中,设置有作为与第2端35a和第4端35b交叉的端的第6端35c、35d。第6端35c、35d设置在俯视时相比设置有第3缺口部22的方向的绝缘容器20的侧面处于外侧的位置。由此,接合区35成为由第2端35a、第4端35b和第6端35c、35d围成的电极。
并且,设置于绝缘容器20的底面3的一对安装电极5被配置成第1端5a相比接合区35的第2端35a更靠底面3的中央部侧,第3端5b相比接合区35的第4端35b更靠底面3的中央部侧。此外,设置于绝缘容器20的一对安装电极5的第5端5c、5d被配置成位于俯视时接合区35的第6端35c、35d的内侧。换言之,接合区35的第6端35c、35d配置于在俯视时一对安装电极5的第5端5c、5d的外侧。由此,通过配置一对安装电极5和接合区35并进行锡焊,将绝缘容器20固定安装到印刷基板38。
由此,在将石英振子1锡焊到印刷基板38的接合区35时,在绝缘容器20与接合区35之间形成有焊脚。还参照图4说明该焊脚。焊脚大致分成形成于绝缘容器20的中央部侧的第1焊脚34、形成于作为绝缘容器20的外侧的第2缺口部21的部分的第2焊脚31、形成于作为绝缘容器20的外侧的第3缺口部22的部分的第3焊脚30和形成于作为绝缘容器20的外侧的第4缺口部23的部分的第4焊脚32。
第1焊脚34与第1实施方式相同,是从接合区35的第2端35a的侧面朝向俯视时在绝缘容器20的底面3的中央部侧露出的安装电极5的表面下摆翻边成曲线状的焊锡。
第2焊脚31、第3焊脚30和第4焊脚32是从设置于绝缘容器20的转角部7的第1缺口部23、第2缺口部21、第3缺口部22的第2端子26、24、25朝向俯视时在绝缘容器20的外侧露出的接合区35的表面下摆翻边成曲线状的焊锡。在第2实施方式的接合区35中,第6端35c、35d配置于在俯视时一对安装电极5的第5端5c、5d的外侧,因此,在第3缺口部22侧也形成有第3焊脚30,在绝缘容器20的包含转角部7的两侧形成有第2焊脚31、第3焊脚30和第4焊脚32。
根据上述第2实施方式,与第1实施方式同样,能够抑制热应变引起的应力集中产生的焊脚的裂纹。此外,在绝缘容器20的包含转角部7的两侧的第1缺口部23、第2缺口部21、第3缺口部22上形成有第4焊脚32、第2焊脚31、第3焊脚30,因此能够以足够的焊锡量对绝缘容器20的外侧面进行锡焊。由此,除了作为第1实施方式的效果的通过抑制热应变应力来防止焊锡裂纹以外,还能够进一步实现锡焊强度的提高、可靠性的提高。
图5示出焊脚的热应变应力的产生状态的仿真结果。图5的(a)示出本发明第1实施方式、第2实施方式的结构下的热应变应力的产生状态,(b)示出以往结构下的热应变应力的产生状态。
在图5的(b)所示的以往结构中,在第2焊脚31、第3焊脚30和第4焊脚32的上部(接近安装电极的部分),可确认到图示中用黑色示出的应力集中部分。与此相对,可知在图5的(a)所示的本发明的实施方式中,在第2焊脚31、第3焊脚30和第4焊脚32未产生黑色的应力集中部。通过使用本发明的绝缘容器20的安装电极5与印刷基板38的接合区35的位置结构,即使在对第2焊脚31、第3焊脚30和第4焊脚32施加热负荷的情况下,也能够减少热应变引起的应力集中。另外,第1焊脚34也具有相同的效果。
另外,在上述实施方式中,作为振子的一例,以压电材料使用石英的石英振子为例进行了说明,但是不限于此。振子也可以是搭载有作为其它压电材料使用如下材料的振动元件的振子:钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、铌酸锂(LiNbO3)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等,或者硅(Si)等半导体材料等。
在上述第1实施方式和第2实施方式中,说明了使用石英振子1的例子,但不限于石英振子1,只要是相同的结构就能够应用本发明。以下说明其形式。
(振荡器)
接着,对使用了本发明的基底基板的表面安装型的振荡器进行说明。图6示出本发明一个实施方式的表面安装型的振荡器、以及振荡器和印刷基板的安装构造体的概略结构,(a)是正面纵向部分剖视图,(b)是仰视图。另外,在本说明中,对与上述表面安装型的石英振子的实施方式相同的结构标注相同标号并省略说明。
图6所示的振荡器50具有如下结构:在层叠由陶瓷片等片状的绝缘材料形成的底板2、搭载板8和壁板9而成的作为基底基板的绝缘容器(封装)20a的凹部即搭载部6中,收纳有石英振动元件10和至少具有驱动石英振动元件10的功能的电路元件(例如半导体元件)51,利用盖体16对搭载部6进行密封。另外,作为一例,该例的振荡器50是使用了采用AT切石英基板的石英振动元件10的石英振荡器。
绝缘容器20a的结构与上述表面安装型的石英振子1的实施方式基本相同,但具有电路元件51的搭载部分这一点不同。在本实施方式中,以该不同的部分为中心进行说明。
绝缘容器20a是具有俯视时为大致矩形的容器形状的电路布线基板,具备包含大致矩形的底板2的底面(另一面)3的2个角进行设置的安装电极(第1端子)5。而且,在绝缘容器20a中,在底板2的与底面3形成正反关系的另一面4侧,设置有由搭载板8和壁板9的开口部围成的凹部即搭载部6。在另一面4上用未图示的粘接剂等固定有电路元件51,通过引线接合布线53与设置于另一面4的布线端子52电连接。布线端子52与后述的内部焊盘14或安装电极(第1端子)5导通,但是,省略了导通部分的图示。另外,另一面4是绝缘容器20a的连接有盖体16一侧的面,图示中为了方便是指底板2的一个面。并且,在搭载部6内露出的搭载板8的露出面上,具备与石英振动元件10电连接的2个内部焊盘14。在绝缘容器20a中,与上述同样地设置有第1缺口部23、第2缺口部21和第3缺口部22,在它们的表面设置有作为金属层的第2端子26、24、25。
电路元件51具有作为用于驱动石英振动元件10振动的激励单元的驱动电路等。具体而言,电路元件51具有的驱动电路驱动石英振动元件10,对接收到的驱动信号进行放大等并提供到外部。
经由设置于构成绝缘容器20a的壁板9的上表面的密封圈15,对盖体16与绝缘容器20a(壁板9)进行缝焊而对收纳有石英振动元件10和电路元件51的搭载部6进行密封。盖体16也被称作盖,例如可使用42合金(在铁中含有42%镍的合金)或可伐合金(铁、镍、钴的合金)等金属、陶瓷或玻璃等形成。密封圈15例如在由金属形成盖体16的情况下,将可伐合金等脱模成矩形环状而形成。通过绝缘容器20a和盖体16形成的凹部空间即搭载部6成为用于石英振动元件10进行动作的空间,因此,优选密闭/密封成减压空间或惰性气体环境。
上述结构的振荡器50通过锡焊被安装到作为基板的电路基板或其它的印刷基板等。在该图中示出出如下的状态:在设置有作为电极的接合区35的作为基板的印刷基板38上搭载有振荡器50,通过锡焊对印刷基板38的接合区35与振荡器50的安装电极5进行连接固定。印刷基板38的接合区35与振荡器50的安装电极5之间的位置关系以及焊脚的形成,与在上述第1实施方式中说明的石英振子1相同,因此标注相同标号并省略说明。
根据上述振荡器50以及使用了振荡器50的安装构造体,与上述石英振子1同样,在向锡焊后的绝缘容器20a的安装电极5和作为印刷基板38的电极的接合区35施加热负荷时,绝缘容器20a的底面3的中央部侧的第1焊脚34容易变形。换言之,由于第1焊脚34变形,由于施加热负荷而产生的热应变应力得到释放,从而能够防止热应变应力的集中。由此,能够抑制热应变应力集中产生的第2焊脚31、第1焊脚34产生裂纹。由此,即使将使用了作为本发明的基底基板的绝缘容器20a的振荡器50和使用了振荡器50的安装构造体搭载到在高温、低温的环境下使用的设备,也能够抑制产生焊锡劣化引起的不良情况。
另外,在上述说明中,以使用了作为振动元件的一例的石英振动元件10的石英振荡器为例进行了说明,所述石英振动元件10采用了AT切石英基板,但振动元件不限于此。例如,也可以是音叉型石英振子、声表面波元件、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems:微机电系统)元件等。此外,还可以是应用了采用在振子中说明的其它压电材料的振动元件的结构。
(传感器器件)
此外,使用了本发明的基底基板的绝缘容器20能够不应用到上述作为振动元件的石英振动元件10,而是应用到搭载有陀螺仪传感器元件、加速度传感器元件、压力传感器元件等传感器元件的传感器器件。
根据这样的传感器器件以及使用了传感器器件的安装构造体,与上述振荡器50同样,能够抑制、防止产生在表面安装到电路基板、其它印刷基板上的状态下由于热负荷造成的焊锡裂纹等不良情况。
(电子器件)
接着,对使用了本发明的基底基板的表面安装型的电子器件进行说明。图7示出本发明一个实施方式的表面安装型的电子器件和使用了电子器件的安装构造体的概略结构,(a)是正面纵向部分剖视图,(b)是仰视图。另外,在本说明中,对与上述表面安装型的石英振子的实施方式相同的结构标注相同标号并省略说明。
图7所示的电子器件60具有如下结构:在层叠由陶瓷片等片状的绝缘材料形成的底板2和壁板9而成的作为基底基板的绝缘容器(封装)20b的凹部即搭载部6中收纳有电路元件(例如半导体元件)61,利用盖体16对搭载部6进行密封。
绝缘容器20b的结构除了没有搭载板8以外,与上述表面安装型的石英振子1的实施方式基本相同,但是,不具有石英振子1的搭载部分而具有电路元件61的搭载部分这一点不同。在本实施方式中,以该不同部分为中心进行说明。
绝缘容器20b是具有俯视时为大致矩形的容器形状的电路布线基板,具备包含大致矩形的底板2的底面(另一面)3的2个角进行设置的安装电极(第1端子)5。而且,在绝缘容器20b中,在底板2的与底面3形成正反关系的另一面4侧,设置有由壁板9的开口部围成的凹部即搭载部6。在另一面4上用未图示的粘接剂等固定有电路元件61,通过引线接合布线63与设置于另一面4的布线端子62电连接。布线端子62与安装电极(第1端子)5导通,但省略了图示。另外,另一面4是绝缘容器20b的连接有盖体16一侧的面,图示中为了方便是指底板2的一个面。在绝缘容器20b中,与上述同样地设置有第1缺口部23、第2缺口部21和第3缺口部22,在它们的表面设置有作为金属层的第2端子26、24、25。
电路元件61例如具有作为用于驱动压电振动元件振动的激励单元的驱动电路、或控制其它电子设备的电子电路等。
经由设置于构成绝缘容器20b的壁板9的上表面的密封圈15,对盖体16与绝缘容器20b(壁板9)进行缝焊而对收纳有电路元件61的搭载部6进行密封。盖体16也被称作盖,例如将可伐合金等脱模成矩形环状而形成。通过绝缘容器20b和盖体16形成的凹部空间即搭载部6优选密闭/密封成减压空间或惰性气体环境,以防止电路元件61的劣化。
上述结构的电子器件60通过锡焊被安装到作为基板的电路基板或其它的印刷基板等。在该图中示出如下的状态:在设置有作为电极的接合区35的作为基板的印刷基板38上搭载有电子器件60,通过锡焊对印刷基板38的接合区35与电子器件60的安装电极5进行连接固定。印刷基板38的接合区35与电子器件60的安装电极5之间的位置关系以及焊脚的形成,与在上述第1实施方式中说明的石英振子1相同,因此标注相同标号并省略说明。
根据上述电子器件60以及使用了电子器件60的安装构造体,与上述石英振子1同样,在对锡焊后的绝缘容器20b的安装电极5和作为印刷基板38的电极的接合区35施加热负荷时,绝缘容器20b的底面3的中央部侧的第1焊脚34容易变形。换言之,由于第1焊脚34变形,由于施加热负荷而产生的热应变应力得到释放,从而能够防止热应变应力的集中。由此,能够抑制热应变应力集中产生的第2焊脚31、第1焊脚34产生裂纹。由此,即使将使用了作为本发明的基底基板的绝缘容器20b的电子器件60搭载到在高温、低温的环境下使用的设备,也能够抑制产生焊锡劣化引起的不良情况。
另外,在上述电子器件的说明中,以使用了电路元件61的结构的电子器件60为例进行了说明,但是不限于此,例如还能够应用到将各种电子部件连接到形成在另一面4上的电路图案的结构或搭载有其它电子元件的结构等。
另外,在上述石英振子1、振荡器50、传感器器件以及电子器件60的说明中,以如下结构进行了说明:在绝缘容器20的底面3设置有一对作为安装端子的安装电极5,与安装电极5相对地在印刷基板38上设置有一对接合区35,但是不限于此。安装电极5和接合区35可以是相对地各设置有一个的结构,也可以是相对地设置有三个以上的结构。即使是这种结构,焊脚的结构也是相同的,因此,能够得到与上述相同的效果。
此外,在上述石英振子1、振荡器50、传感器器件和电子器件60中,以在设置于另一个面(另一面4)侧的搭载部6上搭载并形成例如石英振动元件10、电路元件51、61等元件或布线的例子进行了说明,但是不限于此。在本发明的石英振子1、振荡器50、传感器器件和电子器件60中,可以是在一个面(底面3)侧具有搭载部的结构,也可以是在一个面(底面3)侧的搭载部搭载并形成例如石英振动元件10、电路元件51、61等元件或布线的结构,能够得到相同的效果。
<电子设备>
接着,根据图8~图10对应用了将作为本发明一个实施方式的使用了基底基板的表面安装型器件的表面安装型的石英振子1、振荡器50、电子器件60、传感器器件等锡焊到印刷基板58而成的安装构造体的结构的电子设备进行详细说明。另外,在说明中,示出应用石英振子1的例子。
图8是示出作为具有本发明的一个实施方式的石英振子1和印刷基板38的电子设备的移动型(或笔记本型)个人计算机的结构概略的立体图。在该图中,个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104以及具有显示部100的显示单元1106构成,显示单元1106通过铰链构造部以能够转动的方式支承在主体部1104上。在这种个人计算机1100中内置有石英振子1作为基准信号源等。
图9是示出作为具有本发明的一个实施方式的石英振子1和印刷基板38的电子设备的移动电话机(包括PHS)的结构概略的立体图。在该图中,移动电话机1200具有多个操作按钮1202、接听口1204以及通话口1206,在操作按钮1202与接听口1204之间配置有显示部100。在这种移动电话机1200中内置有石英振子1作为基准信号源等。
图10是示出作为具有本发明的一个实施方式的石英振子1和印刷基板38的电子设备的数字静态照相机的结构概略的立体图。另外,在该图中,还简单地示出与外部设备之间的连接。这里,通常的照相机是通过被摄体的光像对银盐胶片进行感光,与此相对,数字静态照相机1300则通过CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)等摄像元件对被摄体的光像进行光电转换来生成摄像信号(图像信号)。在数字静态照相机1300中的外壳(机身)1302的背面设置有显示部100,构成为根据CCD的摄像信号进行显示,显示部100作为将被摄体作为电子图像进行显示的取景器发挥功能。并且,在外壳1302的正面侧(图中背面侧)设置有包含光学镜头(摄像光学系统)和CCD等的受光单元1304。
在摄影者确认显示部100中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时,将该时刻的CCD的摄像信号传输到存储器1308内进行存储。并且,在该数字静态照相机1300中,在外壳1302的侧面设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且,如图所示,根据需要,在视频信号输出端子1312上连接电视监视器1430,在数据通信用的输入输出端子1314上连接个人计算机1440。而且,构成为通过规定操作,将存储在存储器1308中的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。在这种数字静态照相机1300中内置有石英振子1作为基准信号源等。
另外,除了图8的个人计算机(移动型个人计算机)、图9的移动电话机、图10的数字静态照相机以外,本发明的一个实施方式的石英振子1例如还可以应用于喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(包含带通信功能的)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等电子设备。
<移动体>
图11是概略地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。在汽车106上搭载有本发明的石英振子1和印刷基板38。例如,如该图所示,在作为移动体的汽车106中,在车体107上搭载有电子控制单元108,该电子控制单元108内置石英振子1并控制轮胎109等。此外,石英振子1还可以广泛应用于无钥匙门禁、防盗器、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、发动机控制器、混合动力汽车及电动汽车的电池监视器以及车体姿势控制系统等的电子控制单元(ECU:electronic control unit)。特别是本发明的石英振子1和印刷基板38的结构能够提高锡焊对温度负荷的可靠性,因此,适合于在使用温度范围宽且严酷的温度环境下使用的汽车106。
Claims (7)
1.一种基底基板,其特征在于,
该基底基板包含使用接合材料与设置于安装基板的电极盘连接的安装端子,
所述安装端子包含:
在俯视时配置于所述电极盘的区域外的第1端;以及
在俯视时与所述电极盘的区域内侧重合的第2端。
2.一种安装构造体,其特征在于,该安装构造体包含:
设置有安装端子的第1基板;以及
第2基板,其设置有使用接合材料安装所述安装端子的外部端子,
所述安装端子的第1端在俯视时配置于所述外部端子的区域外,
所述安装端子的第2端在俯视时与所述外部端子的区域内侧重合,
从第1端到所述外部端子存在第1焊脚,
从第2端到所述外部端子存在第2焊脚。
3.根据权利要求2所述的安装构造体,其特征在于,
所述第1基板具有一对所述安装端子,
所述第2基板具有一对所述电极盘,
设所述一对所述安装端子的相对侧的端为所述第1端,设所述一对所述安装端子的相对侧的相反侧的端为所述第2端,
从所述第1端到所述电极盘存在所述第1焊脚,
从所述第2端到所述电极盘存在所述第2焊脚。
4.根据权利要求3所述的安装构造体,其特征在于,
所述第1基板包含有在与所述安装端子的所述第1端交叉的方向上延伸的端部,
所述端部在俯视时与所述电极盘的内侧重合,
从所述端部到所述电极盘存在第3焊脚。
5.一种模块,其特征在于,该模块具有权利要求2~4中的任意一项所述的安装构造体。
6.一种电子设备,其特征在于,该电子设备具有权利要求2~4中的任意一项所述的安装构造体。
7.一种移动体,其特征在于,该移动体具有权利要求2~4中的任意一项所述的安装构造体。
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