JP2001177044A

JP2001177044A - 電子部品モジュール及び圧電発振器

Info

Publication number: JP2001177044A
Application number: JP35553499A
Authority: JP
Inventors: Riichi Funahara; 利一船原; Naoshi Kani; 直士可児; Akiyoshi Moriyasu; 明義守安; Makoto Fujita; 真藤田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-29
Also published as: US20010015890A1; US6674221B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水晶発振器の薄型化を図りつつ、基板強度に
余裕を持たせることにより、水晶発振器の量産時の歩留
りを向上させる。【解決手段】高さの異なる回路部品１１、１２を実装
するための回路基板２を箱状に形成する。この回路基板
２の凹部底面は段差を有していて、底面の板厚の大きな
領域９と底面の板厚の小さな領域１０が形成されてい
る。高さの高い回路部品１２は底面板厚の小さな領域１
０に実装し、高さの低い回路部品１１は底面板厚の大き
な領域９に実装する。こうして回路基板２の底面板厚の
一部を厚くすることにより回路基板２の曲げ強度を向上
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発振回路等の回路
部品を回路基板に搭載した電子部品モジュール及び当該
電子部品モジュールを利用した圧電発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話端末は軽薄短小が求められてお
り、そこに使用される基準発振信号生成用の水晶発振器
も同様に小型化と薄型化が求められている。従来の携帯
電話端末に使用される水晶発振器は、このような小型化
と薄型化の要求を満たすため、図６に示すような表面実
装型構造のものが開発されている。この水晶発振器３１
にあっては、セラミック多層基板からなる箱状の回路基
板３２内に発振回路や温度補償回路等を構成する回路部
品３３を面実装し、水晶片を納めた水晶振動子パッケー
ジ３４を回路基板３２の上に蓋状に積層した構造となっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような水晶発振
器では、薄型化の要求を満たすため、回路部品のうち最
も背の高い部品に合わせて回路基板の凹部の深さを決
め、凹部底面の板厚は最低限必要な強度を持たせるよう
に決めている。さらに、回路基板の材料に強度のあるセ
ラミックを用いることによって一層回路基板の底面の厚
みを薄くし、水晶発振器を薄型化している。

【０００４】しかし、回路基板の凹部底面を薄くすれば
水晶発振器を薄型化できるものの、回路基板の凹部底面
が薄くなるほど、回路基板の強度は低下する。そのた
め、回路部品実装時の衝撃によって回路基板に割れが生
じたり、回路基板焼成時に反りが生じたりし、水晶発振
器量産時の歩留まりが低下する問題があった。

【０００５】

【発明の開示】本発明は、上記の従来例の解決課題に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、電
子部品モジュールの薄型化を図りつつも基板強度に余裕
を持たせることにより、電子部品モジュールや圧電発振
器の量産時の歩留りを向上させることにある。

【０００６】そのため請求項１に記載の電子部品モジュ
ールは、回路基板の上面に形成された凹部内に、該回路
基板に実装される回路部品のうち少なくとも一部を実装
された電子部品モジュールにおいて、前記凹部内が、底
面の板厚が異なる複数の領域によって構成されたもので
ある。

【０００７】請求項１に記載の電子部品モジュールにあ
っては、回路基板の凹部底面を板厚が異なる複数の領域
によって構成しているので、回路基板の凹部底面の板厚
の厚い領域には高さの低い回路部品を集めて実装し、凹
部底面の板厚の薄い領域には高さの高い回路部品を集め
て実装することにより、回路基板の凹部底面の板厚の薄
い領域を実際に必要な領域だけにすることができる。従
って、凹部底面の板厚を部分的に厚くする（あるいは、
板厚の薄い領域の面積を小さくする）ことができ、回路
基板の曲げ強度を高くすることができる。さらに、回路
基板の衝撃強度や加工工程での耐機械的ストレス等も向
上し、電子部品モジュールの歩留りが向上する。

【０００８】請求項２に記載の電子部品モジュールは、
回路基板の上面に複数の凹部を島状に形成し、該凹部内
にそれぞれ回路部品を納めたものである。

【０００９】請求項２に記載の電子部品モジュールにあ
っては、回路部品を納めるための凹部を複数にして島状
に配置しているので、回路基板内部における空間を少な
くでき、また凹部底面の板厚を薄くしても板厚の薄い部
分の面積が小さくなる。この結果、電子部品モジュール
の曲げ強度、衝撃強度、加工工程での耐機械的ストレス
等を高くでき、量産時の歩留りを向上させることができ
る。

【００１０】請求項３に記載の電子部品モジュールは、
請求項２に記載した電子部品モジュールにおける前記複
数の凹部のうち少なくとも一部が、他の凹部と異なる深
さを有するものである。

【００１１】請求項３に記載の電子部品モジュールにあ
っては、さらに凹部に納める回路部品の高さに応じて凹
部底面の板厚を決めることができるので、高さの低い回
路部品を収納する凹部の底面の板厚を厚くでき、回路基
板の曲げ強度や耐衝撃性、加工工程での耐機械的ストレ
ス等をより一層高くできる。

【００１２】請求項４に記載の電子部品モジュールは、
請求項１、２又は３に記載した電子部品モジュールにお
いて、前記凹部内に実装された各回路部品の上面が、前
記回路基板の上面とほぼ同じ高さに位置していることを
特徴としている。

【００１３】請求項４に記載の電子部品モジュールにあ
っては、各回路部品の上面を回路基板の上面に揃えてい
るので、回路部品の上に無駄な空間が生じることがな
く、その分凹部底面の板厚を厚くでき、あるいは電子部
品モジュールの厚みを薄くすることができる。また、回
路部品をフェイスダウンで実装する場合には、各回路部
品の電極位置が同一高さに揃うので、回路の結線作業も
容易になる。

【００１４】請求項５に記載の圧電発振器は、請求項
１、２、３又は４に記載した電子部品モジュールによっ
て少なくとも発振回路を構成し、圧電体片を納めた振動
子パッケージを該電子部品モジュールの上に積層し一体
化したものである。

【００１５】請求項５に記載の圧電発振器にあっては、
本発明に係る電子部品モジュールの上に振動子パッケー
ジを積層して圧電発振器を薄型化でき、また圧電発振器
の曲げ強度、衝撃強度、加工工程での耐機械的ストレス
等を高くでき、量産時の歩留りを向上させることができ
る。

【００１６】なお、電子部品モジュールは、圧電発振器
の発振回路等を実装した回路基板に限るものでなく、複
数の回路部品を回路基板に実装して何らかの回路を構成
したものであればよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の一実施形態による温度補償型水晶発振器１の断面図、
図２は回路部品を実装された回路基板（電子部品モジュ
ール）の斜視図である。この水晶発振器１は、箱型をし
たセラミック製回路基板２の上に面実装型の水晶振動子
パッケージ３（以下、水晶振動子という）を積層一体化
した構造を有している。このように水晶振動子３を回路
側と別に製作することにより、水晶振動子３の精度ばら
つきを小さくして周波数精度を高くすることができる。
また、この水晶振動子３を回路基板２の上に積層一体化
することで、水晶振動子３が箱型をした回路基板２の蓋
を兼ねることになり、部品点数を削減できると共に水晶
発振器１の小型化を図ることができる。

【００１８】まず、回路基板２の構造を図２により説明
する。回路基板２はセラミック多層基板によって構成さ
れており、中央に部品実装のための凹部４を有し、その
周囲には壁部５が立ち上がっている。凹部４内には、導
体ペーストの印刷及び焼き付けによって厚膜導体からな
る配線パターン（図示せず）が形成されている。また、
壁部５の上面四隅にも厚膜導体からなる接続用電極７
ａ、７ｂが設けられており、図１に示すように下面の四
隅にも外部電極８が設けられている。上面の接続用電極
７ａ、７ｂは水晶振動子３と接続するためのもので、４
つのうち２つの電極７ａは水晶片１４の端子電極に接続
されるもので、他の２つの電極７ｂはシールド板１５に
接続されるものでアース電極となる。また、下面の外部
電極８は、水晶発振器１を機器用プリント配線基板など
に表面実装する際の接続用の電極となるもので、１つは
信号出力用となり、１つは電源ラインに接続され、残る
２つはアースラインに接続される。なお、図示しない
が、接続用電極７ａ、７ｂ、外部電極８及び配線パター
ンは、多層構造を有する回路基板２内の埋め込み配線や
バイアホールを通じて相互に接続されている。また、回
路基板２の内部にはシールド用金属層（図示せず）が積
層されている。

【００１９】回路基板２には、水晶発振器１を構成する
回路のうち水晶振動子３以外のものが構成されており、
例えば発振回路、温度補償回路、緩衝増幅回路等が構成
される。そのため回路基板２にはこれらの回路を構成す
る面実装型回路部品がリフロー半田によって実装されて
おり、例えば凹部４内には発振用及び緩衝増幅用のトラ
ンジスタ、バリキャップ、チップ積層コンデンサ、温度
補償用のチップサーミスタ、チップ抵抗等が面実装され
ている。また、回路基板２の下面には印刷抵抗６が形成
されており、外部電極８以外の箇所では回路基板２の下
面は絶縁膜で被覆されている。

【００２０】回路基板２の凹部４内の底面（上面）は平
坦面でなく、段差のある凹凸面となっている。図１で
は、凹部４の底面は板厚が厚くて一段高くなった領域９
と、板厚が薄くて一段低くなった領域１０とに分かれて
いるが、凹部４の底面は３段以上に段差がついていても
よい。そして、回路部品のうち、トランジスタやダイオ
ード等の背の高い回路部品（高背部品）１２は一段低く
なった領域１０に実装され、チップ積層コンデンサやチ
ップ抵抗等の背の低い回路部品（低背部品）１１は一段
高くなった領域９に実装される。

【００２１】図１のように凹部４の底面が２段になって
いる場合には、壁部５も含めて３層のセラミック層を積
層することによって回路基板２が構成される。ここで、
最も低くなった領域１０の底面板厚（一番薄い底面板
厚）ｄ_０は、必要強度を得るための最小板厚となってお
り、一段高くなった領域９の底面板厚ｄ_１（＞ｄ_０）
は、段差ｄ_１−ｄ_０が高背部品１２と低背部品１１との
高低差にほぼ等しくなるようにしてあり、壁部５の高さ
が低背部品１１の高さとほぼ等しくなるようにしてい
る。従って、各回路部品１１、１２の上面が回路基板２
の上面とほぼ面一となり、回路部品１１、１２の上面と
水晶振動子３の下面との間に余分な空間が生じないよう
になる（従来は、低背部品の実装位置でも板厚が薄い分
だけ、その上に無駄な空間が生じていた）。

【００２２】さらに、低背部品１１の実装されている領
域９では、底面の板厚が最小厚みｄ _０よりもｄ_１−ｄ_０
だけ余裕があり、板厚の薄い領域１０の面積も小さくな
るので、回路基板２を厚くすることなく回路基板２の曲
げ強度を増大させることができる。

【００２３】次に、水晶片１４は、図１に示すように、
上面開口したケース１３内に納められており、両端をケ
ース１３で支持されている。また、ケース１３の上面全
体は、シールド板１５によって覆われており、水晶片１
４はケース１３とシールド板１５によって構成されたパ
ッケージ内に気密的に封止されている。ケース１３の下
面の四隅には、電極１７ａ、１７ｂが設けられており、
そのうちの２つの電極１７ａはバイアホール１６を通じ
て水晶片１４の端子電極につながっており、他の２つの
電極１７ｂはバイアホール１６を通じてシールド板１５
に導通している。

【００２４】しかして、回路基板２上面の接続用電極７
ａと水晶振動子３下面の電極１７ａ、回路基板２上面の
接続用電極７ｂと水晶振動子３下面の電極１７ｂは、そ
れぞれリフロー半田されている。これによって回路基板
２の接続用電極７ａ、７ｂと水晶振動子３の電極１７
ａ、１７ｂとが半田１８により電気的に接続されると共
に回路基板２と水晶振動子３とが機械的に結合される。

【００２５】この水晶発振器１は、上記のように回路基
板２の底面の一部で板厚を大きくし、板厚が最小の領域
の面積を小さくすることによって回路基板２の曲げ強度
を大きくしているので、回路部品のプレーシング時、回
路基板２へ厚膜印刷する時、回路基板２の搬送時におけ
る強度が増加し、回路基板の割れが減少する。また、回
路基板２をセラミックのグリーンシートを積層して焼結
させるセラミック多層方式で形成する場合に、回路基板
の反りやうねり等の変形が生じることが少なくなる。

【００２６】また、高さのほぼ等しい回路部品どうし
（例えば、低背部品１１どうし、高背部品１２どうし）
を集めて回路基板２上に配置することにより、回路基板
２の底面の凹凸をできるだけ少なくすることができる。

【００２７】（第２の実施形態）図３は本発明のさらに
別な実施形態による水晶発振器２１の断面図である。ま
た、図４はこの水晶発振器２１に用いられている回路基
板２の斜視図、図５は図３のＸ部拡大図である。この実
施形態に用いられている回路基板２にあっては、図４に
示すように、実装する各回路部品１１、１２の面積及び
深さに合わせて複数の凹部４を島状に形成している。そ
して、各回路部品１１、１２の電極２３を上に向けてフ
ェースダウンで各回路部品１１、１２を個別に凹部４へ
納めている。また、回路基板２の上面には厚膜導体によ
って配線パターン２２（図４では、配線パターン２２の
一部分だけを示している。）が形成されており、図５に
示すように配線パターン２２と回路部品１１、１２の電
極２３とは回路基板２の上面で半田２４によって接合さ
れている。

【００２８】このような構造の水晶発振器２１では、各
回路部品１１、１２どうしの間の空間が無くなって回路
基板２２で埋められているので、回路基板２の曲げ強度
が大幅に向上する。さらに、各凹部４の深さを回路部品
１１、１２の高さに合わせているので、低背部品１１の
下の底面の厚みが大きくなり、一層強度が増大する。ま
た、各回路部品の上面と回路基板２の上面とがほぼ揃う
ので、配線パターン２２と電極２３との半田付け作業を
容易に行える。

【００２９】従って、この実施形態にあっても、回路部
品の実装時の衝撃に対する強度、加工工程での耐機械的
ストレス、厚膜印刷時の衝撃に対する強度などが向上
し、水晶発振器２１の歩留りが向上する。

【００３０】なお、水晶発振器の種類はどのようなもの
であってもよい。例えば、上記のように温度補償回路を
付加した温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）でもよく、温
度補償しない水晶発振器（ＳＰＸＯ）でもよく、電圧制
御水晶発振器（ＶＣＸＯ）でもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の電子部品モジュールによれば、
回路基板の曲げ強度を高くすることができ、さらに、回
路基板の衝撃強度や加工工程での耐機械的ストレス等も
向上させることができ、電子部品モジュールの歩留りが
向上する。

【００３２】この電子部品モジュールは例えば圧電発振
器に用いることができ、圧電発振器の曲げ強度や衝撃強
度等も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による水晶発振器の構造を
示す断面図である。

【図２】同上の水晶発振器のうち、回路部品を実装した
回路基板を示す斜視図である。

【図３】本発明の別な実施形態による水晶発振器の構造
を示す断面図である。

【図４】同上の水晶発振器に用いられている回路基板を
示す概略斜視図である。

【図５】図３のＸ部拡大図である。

【図６】従来の水晶発振器の構造を示す一部破断した断
面図である。

【符号の説明】

２回路基板３水晶振動子（パッケージ）４凹部５壁部９回路基板底面の板厚の厚い領域１０回路基板底面の板厚の薄い領域１１低背部品１２高背部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者守安明義京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者藤田真京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5J079 AA04 BA43 HA07 HA09 HA28 HA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板の上面に形成された凹部内に、
該回路基板に実装される回路部品のうち少なくとも一部
を実装された電子部品モジュールにおいて、前記凹部内が、底面の板厚が異なる複数の領域によって
構成されていることを特徴とする電子部品モジュール。
【請求項２】回路基板の上面に複数の凹部を島状に形
成し、該凹部内にそれぞれ回路部品を納めたことを特徴
とする電子部品モジュール。
【請求項３】前記複数の凹部のうち少なくとも一部
は、他の凹部と異なる深さを有することを特徴とする、
請求項２に記載の電子部品モジュール。
【請求項４】前記凹部内に実装された各回路部品の上
面が、前記回路基板の上面とほぼ同じ高さに位置してい
ることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の電子
部品モジュール。
【請求項５】請求項１、２、３又は４に記載した電子
部品モジュールによって少なくとも発振回路を構成し、
圧電体片を納めた振動子パッケージを該電子部品モジュ
ールの上に積層し一体化した圧電発振器。