JP2006311380A - 圧電振動子及び圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミックパッケージ等の絶縁パッケージの底部に実装用端子を設けた表面実装型電子部品において、プリント基板とセラミックパッケージとの間の熱膨張係数差に起因した半田接合部の破壊を防止可能なリード付き表面実装型電子デバイスの提供。
【解決手段】下面に凹部3を備えた絶縁パッケージ2と、凹部内に配置された圧電振動素子5と、凹部の下側開口を封止する金属蓋7と、絶縁パッケージ外面に設けた外部端子10,12に上部を電気的機械的に接続固定されると共に、下部を金属蓋よりも下方へ突出させた金属リード端子15と、を備えた圧電振動子において、金属リード端子は絶縁パッケージの側面に沿って延びる垂下部15bと、垂下部の下部から延びる接続部15cが非拘束状態にあって自由に弾性変形可能な状態に構成されている。
【選択図】図2
【解決手段】下面に凹部3を備えた絶縁パッケージ2と、凹部内に配置された圧電振動素子5と、凹部の下側開口を封止する金属蓋7と、絶縁パッケージ外面に設けた外部端子10,12に上部を電気的機械的に接続固定されると共に、下部を金属蓋よりも下方へ突出させた金属リード端子15と、を備えた圧電振動子において、金属リード端子は絶縁パッケージの側面に沿って延びる垂下部15bと、垂下部の下部から延びる接続部15cが非拘束状態にあって自由に弾性変形可能な状態に構成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は圧電振動子、圧電発振器等の表面実装型の電子デバイスの改良に関し、特に接続用の端子としてJリード等のリード部材を用いた表面実装型電子デバイスに関する。
移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、PLL回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装型の電子部品としては、例えば圧電振動子、圧電発振器、SAWデバイス等を例示することができる。
図10は、従来の表面実装型水晶振動子の構造を示す縦断面図である。
図10に示す水晶振動子100は、表面実装用の平面形状の実装端子102を備えたセラミックパッケージ101の凹部103内の接続パッド上に水晶振動素子(水晶基板上に励振電極等を形成した構成を有する)105を導電接着剤等の接合部材106にて固定し、セラミックパッケージの凹部103を金属製の蓋107にて封止した構造である。
このような水晶振動子100は、同図に示した通り、ユーザーが用意したプリント基板110上のランド111上に半田等112を用いて実装端子102を接続することによりプリント基板110上に固定される。
図11は、他の従来例に係る表面実装型水晶振動子の構造(例えば特許文献1)を示す縦断面図である。図10と同一部分には同一符号を付してある。
同図に示す水晶振動子が、図10に示した水晶振動子の構造と異なる点は、実装端子102として、平面形状の端子に代えてJ字状に形成した金属製のリード端子、即ちJリード端子102を採用した点にあり、Jリード端子102はセラミックパッケージ101の外周面に設けた接続パッド101aに対して金属ロウ材等により固定される。
特開2000−12997公報
特に、基準発振回路、PLL回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装型の電子部品としては、例えば圧電振動子、圧電発振器、SAWデバイス等を例示することができる。
図10は、従来の表面実装型水晶振動子の構造を示す縦断面図である。
図10に示す水晶振動子100は、表面実装用の平面形状の実装端子102を備えたセラミックパッケージ101の凹部103内の接続パッド上に水晶振動素子(水晶基板上に励振電極等を形成した構成を有する)105を導電接着剤等の接合部材106にて固定し、セラミックパッケージの凹部103を金属製の蓋107にて封止した構造である。
このような水晶振動子100は、同図に示した通り、ユーザーが用意したプリント基板110上のランド111上に半田等112を用いて実装端子102を接続することによりプリント基板110上に固定される。
図11は、他の従来例に係る表面実装型水晶振動子の構造(例えば特許文献1)を示す縦断面図である。図10と同一部分には同一符号を付してある。
同図に示す水晶振動子が、図10に示した水晶振動子の構造と異なる点は、実装端子102として、平面形状の端子に代えてJ字状に形成した金属製のリード端子、即ちJリード端子102を採用した点にあり、Jリード端子102はセラミックパッケージ101の外周面に設けた接続パッド101aに対して金属ロウ材等により固定される。
しかしながら、図10、図11に示す従来の表面実装型水晶振動子は、ガラスエポキシ等から成るプリント基板とセラミックパッケージ101との間の熱膨張係数差により生じた歪みが半田接合部112に大きくかかる為、半田接合部の破壊(クラック)が生じ易いという欠点があった。
尚、図11に示す水晶振動子の場合であっても、水晶振動子の小型化に伴いJリード端子102の長さを短く構成しなければならないので、Jリード端子102によるバネ効果が十分確保できず、プリント基板110との間の熱膨張係数差により生じる歪み応力を十分に緩和できなかった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、セラミックパッケージ等の絶縁パッケージの底部に実装用の端子を設けた表面実装型電子部品において、プリント基板上への実装用の端子としてJリード端子を用いながらも電子部品に対する低背化の要請を満たしつつ、Jリード端子のバネ効果を十分に活用することによって、プリント基板とセラミックパッケージとの間の熱膨張係数差に起因した半田接合部の破壊を防止することができるリード付き表面実装型電子デバイスを提供することを目的としている。
尚、図11に示す水晶振動子の場合であっても、水晶振動子の小型化に伴いJリード端子102の長さを短く構成しなければならないので、Jリード端子102によるバネ効果が十分確保できず、プリント基板110との間の熱膨張係数差により生じる歪み応力を十分に緩和できなかった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、セラミックパッケージ等の絶縁パッケージの底部に実装用の端子を設けた表面実装型電子部品において、プリント基板上への実装用の端子としてJリード端子を用いながらも電子部品に対する低背化の要請を満たしつつ、Jリード端子のバネ効果を十分に活用することによって、プリント基板とセラミックパッケージとの間の熱膨張係数差に起因した半田接合部の破壊を防止することができるリード付き表面実装型電子デバイスを提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、請求項1の発明に係る圧電振動子は、下面に凹部を備えた絶縁パッケージと、該絶縁パッケージの凹部内に配置された圧電振動素子と、該凹部の下側開口を封止する蓋と、該絶縁パッケージ外面に設けた外部端子に上部を電気的機械的に接続固定されると共に、下部を前記蓋よりも下方へ突出させた金属リード端子と、を備えた圧電振動子において、前記金属リード端子は前記絶縁パッケージの側面に沿って延びる垂下部と、垂下部の下部から延びる接続部が非拘束状態にあって自由に弾性変形可能な状態に構成されていることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1において、前記金属リード端子の上端部は、前記絶縁パッケージの上面、又は側面に設けた外部端子と電気的機械的に接続固定されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1、又は2において、前記絶縁パッケージの外面全体を樹脂により被覆したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1、2、又は3において、前記金属リード端子は、前記接続部が湾曲したJリード端子であることを特徴とする。
請求項5の発明に係る圧電発振器は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の上面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上端部を接続すると共に、該金属リード端子の上端部に接続手段を介してICチップを搭載したことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5において、前記ICチップの外面全体を樹脂被覆したことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項5において、前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項5、又は7において、前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項5、7、又は8において、前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の側面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上部を接続すると共に、前記圧電振動子の上面に設けた他の外部端子上に接続手段を介して前記ICチップを搭載したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1において、前記金属リード端子の上端部は、前記絶縁パッケージの上面、又は側面に設けた外部端子と電気的機械的に接続固定されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1、又は2において、前記絶縁パッケージの外面全体を樹脂により被覆したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1、2、又は3において、前記金属リード端子は、前記接続部が湾曲したJリード端子であることを特徴とする。
請求項5の発明に係る圧電発振器は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の上面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上端部を接続すると共に、該金属リード端子の上端部に接続手段を介してICチップを搭載したことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5において、前記ICチップの外面全体を樹脂被覆したことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項5において、前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項5、又は7において、前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項5、7、又は8において、前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の側面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上部を接続すると共に、前記圧電振動子の上面に設けた他の外部端子上に接続手段を介して前記ICチップを搭載したことを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項10において、前記ICチップの外面全体を樹脂被覆したことを特徴とする。
請求項12の発明は、請求項10において、前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項10、又は12において、前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項14の発明は、請求項10、12、又は13の何れか一項において、前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項15の発明は、請求項13において、前記金属リード端子の内の接地用の金属リード端子の上部を環状に構成した前記圧電振動子の上面に固定し、該環状部内に前記アンダーフィルを充填したことを特徴とする。
請求項12の発明は、請求項10において、前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項10、又は12において、前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項14の発明は、請求項10、12、又は13の何れか一項において、前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする。
請求項15の発明は、請求項13において、前記金属リード端子の内の接地用の金属リード端子の上部を環状に構成した前記圧電振動子の上面に固定し、該環状部内に前記アンダーフィルを充填したことを特徴とする。
請求項1の発明に係る圧電振動子は、圧電振動子を構成する絶縁パッケージに上部を固定された金属リード端子は、絶縁パッケージの側面に沿って延びる垂下部と、垂下部の下部から延びる接続部が非拘束状態にあって自由に弾性変形可能な状態に構成されているので、従来のリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分を長く構成した分、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された圧電振動子(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みがリード端子を構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。
請求項2の発明は、金属リード端子の上端部は、前記絶縁パッケージの上面、又は側面に設けた外部端子と電気的機械的に接続固定されているので、金属リード端子の中間部(垂下部)、及び下部(接続部)がフリーの状態となり、請求項1の効果を発揮できる。
請求項3の発明は、絶縁パッケージの外面全体を樹脂により被覆したので、外気による悪影響を遮断することができる。
請求項4の発明では、金属リード端子は、接続部が湾曲したJリード端子であるため、バネ作用を有効に利用することができる。
請求項5の発明に係る圧電発振器では、前記圧電振動子の上面に設けた外部端子に金属リード端子の上端部を接続すると共に、該金属リード端子の上端部に接続手段を介してICチップを搭載したので、請求項1と同等の効果を発揮し得る圧電発振器を提供することができる。
請求項2の発明は、金属リード端子の上端部は、前記絶縁パッケージの上面、又は側面に設けた外部端子と電気的機械的に接続固定されているので、金属リード端子の中間部(垂下部)、及び下部(接続部)がフリーの状態となり、請求項1の効果を発揮できる。
請求項3の発明は、絶縁パッケージの外面全体を樹脂により被覆したので、外気による悪影響を遮断することができる。
請求項4の発明では、金属リード端子は、接続部が湾曲したJリード端子であるため、バネ作用を有効に利用することができる。
請求項5の発明に係る圧電発振器では、前記圧電振動子の上面に設けた外部端子に金属リード端子の上端部を接続すると共に、該金属リード端子の上端部に接続手段を介してICチップを搭載したので、請求項1と同等の効果を発揮し得る圧電発振器を提供することができる。
請求項6の発明は、ICチップの外面全体を樹脂被覆したので、ICチップを外気による悪影響から遮断することができる。
請求項7の発明は、ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたので、製造工程を簡略化すると共に、コンパクト化に適した構造とすることができる。
請求項8の発明は、絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したので、両者の接続強度を高めることができる。
請求項9の発明では、振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したので、アンダーフィルの充填作業が効率化する。
請求項10の発明によれば、請求項5と同等の効果を発揮する。
請求項11の発明によれば、請求項6と同等の効果を発揮する
請求項12の発明によれば、請求項7と同等の効果を発揮する。
請求項13の発明によれば、請求項8と同等の効果を発揮する。
請求項14の発明は、請求項9と同等の効果を発揮する。
請求項15の発明は、アンダーフィルの充填作業効率を高めることができる。
請求項7の発明は、ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたので、製造工程を簡略化すると共に、コンパクト化に適した構造とすることができる。
請求項8の発明は、絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したので、両者の接続強度を高めることができる。
請求項9の発明では、振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したので、アンダーフィルの充填作業が効率化する。
請求項10の発明によれば、請求項5と同等の効果を発揮する。
請求項11の発明によれば、請求項6と同等の効果を発揮する
請求項12の発明によれば、請求項7と同等の効果を発揮する。
請求項13の発明によれば、請求項8と同等の効果を発揮する。
請求項14の発明は、請求項9と同等の効果を発揮する。
請求項15の発明は、アンダーフィルの充填作業効率を高めることができる。
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子デバイスの一例としての水晶振動子(圧電振動子)の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図である。
この水晶振動子1は、下面に凹部3を有するセラミックパッケージ(絶縁パッケージ)2の凹部3内の図示しない接続パッド面に導電性接着剤等の接続部材6にて水晶振動素子(水晶基板面に励振電極等を形成した構成を有する)5を固定すると共に、凹部3を金属製の蓋7にて封止した構成を有する。
更に、セラミックパッケージ2の上面にメタライズからなる複数の上部端子(外部端子)10を設け、この上部端子10に対して金属リード端子から成る実装端子15を金属ロウ材11等により接続固定する。少なくとも2つの上部端子10と、セラミックパッケージ内部の図示しない内部パッドとの間は、図示しない内部導体によって電気的に接続されている。
実装端子15を構成する金属リード端子は、例えばJリード形状とする。このJリード端子15は、水平に延びる上端部15aの下面を上部端子10と接合し、上端部15aの横方端部をセラミックパッケージの側面外方へ一旦突出させてから、下方へ折り曲げた構造であり、下方へ折り曲げた垂下部15bの下部をパッケージ内側方向へ湾曲させて接続部15cとしている。
そして更に、モールド樹脂20にてJリード端子の少なくとも垂下部15b、接続部15cを除いた、セラミックパッケージ外面を覆うことにより、Jリード端子の先端の接続部15cと蓋7との衝突、接触を防止する構造とする。垂下部15bと接続部15cはモールド樹脂20によってその動作を規制されていないため、自由に弾性変形し、バネ効果を発揮させることができる。
このような構成の水晶振動子1は、蓋7がプリント基板面側となるようにプリント基板面上のランドとJリード端子(実装端子)15とを半田等により接続することによりプリント基板上に固定される。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15b、15cを長く構成した分、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された水晶振動子(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みが、Jリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。
図1(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子デバイスの一例としての水晶振動子(圧電振動子)の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図である。
この水晶振動子1は、下面に凹部3を有するセラミックパッケージ(絶縁パッケージ)2の凹部3内の図示しない接続パッド面に導電性接着剤等の接続部材6にて水晶振動素子(水晶基板面に励振電極等を形成した構成を有する)5を固定すると共に、凹部3を金属製の蓋7にて封止した構成を有する。
更に、セラミックパッケージ2の上面にメタライズからなる複数の上部端子(外部端子)10を設け、この上部端子10に対して金属リード端子から成る実装端子15を金属ロウ材11等により接続固定する。少なくとも2つの上部端子10と、セラミックパッケージ内部の図示しない内部パッドとの間は、図示しない内部導体によって電気的に接続されている。
実装端子15を構成する金属リード端子は、例えばJリード形状とする。このJリード端子15は、水平に延びる上端部15aの下面を上部端子10と接合し、上端部15aの横方端部をセラミックパッケージの側面外方へ一旦突出させてから、下方へ折り曲げた構造であり、下方へ折り曲げた垂下部15bの下部をパッケージ内側方向へ湾曲させて接続部15cとしている。
そして更に、モールド樹脂20にてJリード端子の少なくとも垂下部15b、接続部15cを除いた、セラミックパッケージ外面を覆うことにより、Jリード端子の先端の接続部15cと蓋7との衝突、接触を防止する構造とする。垂下部15bと接続部15cはモールド樹脂20によってその動作を規制されていないため、自由に弾性変形し、バネ効果を発揮させることができる。
このような構成の水晶振動子1は、蓋7がプリント基板面側となるようにプリント基板面上のランドとJリード端子(実装端子)15とを半田等により接続することによりプリント基板上に固定される。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15b、15cを長く構成した分、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された水晶振動子(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みが、Jリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。
次に、図2(a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る表面実装型電子デバイスとしての水晶振動子(圧電振動子)の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図である。
図2に示す水晶振動子1が図1に示した水晶振動子と異なる点は、Jリード端子15をセラミックパッケージ2の側面に設けた側部端子(外部端子)12に対して金属ロウ材13により接続固定した構成にある。側部端子12と、水晶振動素子5上の電極と接続された凹部3内の接続パッドとの間は、図示しない内部導体を介して接続されている。
このJリード端子15は、上下方向へ延びる基部15dと、基部15dの下部をセラミックケース内側へ湾曲させた接続部15eと、から成り、基部15dを側部端子12に対して金属ロウ材13により接続固定した構成を有する。
この水晶振動子1は、蓋7がプリント基板面側となるようにプリント基板面上のランドとJリード端子(実装端子)15とを半田等により接続することによりプリント基板上に固定される。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15d、15eを長く構成した分(蓋7の厚さと、蓋7と金属ロウ材13とが導通しないように設けたクリアランスの分)、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された水晶振動子(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みがJリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。
なお、図1、図2の各実施形態に係る水晶振動子では、パッケージ外面にモールド樹脂による被覆を施した構造であったが、Jリード端子と蓋との接触の心配がない場合であれば、図3(a)及び(b)に夫々示すようにモールドを施さない構造であっても良い。
即ち、図3(a)は図1の水晶振動子の変形例であり、モールド樹脂20による被覆膜が存在しない点を除けば図1の水晶振動子と変わるところがない。
また、図3(b)は図2の水晶振動子の変形例であり、モールド樹脂20による被覆膜が存在しない点を除けば図1の水晶振動子と変わるところがない。
図2に示す水晶振動子1が図1に示した水晶振動子と異なる点は、Jリード端子15をセラミックパッケージ2の側面に設けた側部端子(外部端子)12に対して金属ロウ材13により接続固定した構成にある。側部端子12と、水晶振動素子5上の電極と接続された凹部3内の接続パッドとの間は、図示しない内部導体を介して接続されている。
このJリード端子15は、上下方向へ延びる基部15dと、基部15dの下部をセラミックケース内側へ湾曲させた接続部15eと、から成り、基部15dを側部端子12に対して金属ロウ材13により接続固定した構成を有する。
この水晶振動子1は、蓋7がプリント基板面側となるようにプリント基板面上のランドとJリード端子(実装端子)15とを半田等により接続することによりプリント基板上に固定される。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15d、15eを長く構成した分(蓋7の厚さと、蓋7と金属ロウ材13とが導通しないように設けたクリアランスの分)、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された水晶振動子(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みがJリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。
なお、図1、図2の各実施形態に係る水晶振動子では、パッケージ外面にモールド樹脂による被覆を施した構造であったが、Jリード端子と蓋との接触の心配がない場合であれば、図3(a)及び(b)に夫々示すようにモールドを施さない構造であっても良い。
即ち、図3(a)は図1の水晶振動子の変形例であり、モールド樹脂20による被覆膜が存在しない点を除けば図1の水晶振動子と変わるところがない。
また、図3(b)は図2の水晶振動子の変形例であり、モールド樹脂20による被覆膜が存在しない点を除けば図1の水晶振動子と変わるところがない。
次に、図4(a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る表面実装型水晶発振器(圧電発振器)の外観斜視図、及び縦断面図である。
この水晶発振器30は、図3(a)の実施形態に係る水晶振動子1の上部に、増幅回路及び温度補償回路等の電子回路を構成したICチップ31を配置してから、セラミックパッケージとICチップ31の外面をモールド樹脂32により被覆した構成を備えている。
この場合、Jリード端子15は、発振器出力端子、接地端子、電源端子、更に例えばAFC(Automatic Frequency Control)端子等としての電気的機能をもつ。
ICチップ31は、Jリード端子15の上端部15a上にバンプ等の接続手段33を介して導通固定(フェイスダウンボンディング)される。即ち、ICチップ31の外部電極を下向きにした状態で、該外部電極とJリード端子の上端部15aとの間を接続手段33にて接続した上で、Jリード端子15の垂下部15bと接続部15cを除いた外面全体を樹脂32により被覆している。樹脂32は、セラミックパッケージ2の上面とICチップ31の下面との間の空間にも充填されている。
即ち、本実施形態に係る水晶発振器は、モールド樹脂32にてJリード端子の少なくとも垂下部15b、接続部15cを除いた、セラミックパッケージ外面及びICチップ外面を覆うことにより、Jリード端子の先端の接続部15cと蓋7との衝突、接触を防止する構造とする。垂下部15bと接続部15cはモールド樹脂32によってその動作を規制されていないため、自由に弾性変形することができる。
この水晶発振器30は、図3(a)の実施形態に係る水晶振動子1の上部に、増幅回路及び温度補償回路等の電子回路を構成したICチップ31を配置してから、セラミックパッケージとICチップ31の外面をモールド樹脂32により被覆した構成を備えている。
この場合、Jリード端子15は、発振器出力端子、接地端子、電源端子、更に例えばAFC(Automatic Frequency Control)端子等としての電気的機能をもつ。
ICチップ31は、Jリード端子15の上端部15a上にバンプ等の接続手段33を介して導通固定(フェイスダウンボンディング)される。即ち、ICチップ31の外部電極を下向きにした状態で、該外部電極とJリード端子の上端部15aとの間を接続手段33にて接続した上で、Jリード端子15の垂下部15bと接続部15cを除いた外面全体を樹脂32により被覆している。樹脂32は、セラミックパッケージ2の上面とICチップ31の下面との間の空間にも充填されている。
即ち、本実施形態に係る水晶発振器は、モールド樹脂32にてJリード端子の少なくとも垂下部15b、接続部15cを除いた、セラミックパッケージ外面及びICチップ外面を覆うことにより、Jリード端子の先端の接続部15cと蓋7との衝突、接触を防止する構造とする。垂下部15bと接続部15cはモールド樹脂32によってその動作を規制されていないため、自由に弾性変形することができる。
このような構成の水晶発振器30は、蓋7がプリント基板面側となるようにプリント基板面上のランドとJリード端子(実装端子)15とを半田等により接続することによりプリント基板上に固定される。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15b、15cを長く構成した分だけ、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された圧電発振器(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みがJリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。つまり、水晶発振器が実装されるプリント基板からの衝撃がICチップに伝達する為には、衝撃のエネルギーは、Jリード端子の折れ曲った経路を辿る必要があるから、その伝達中にて減衰してしまい、結果として、上述した効果の他にICチップの破損を免れることができるという効果も得られる。なお、この効果は、以下に示す他の実施形態に係る水晶発振器(圧電発振器)についても共通の効果である。
このような構成であれば、ICチップを構成する半導体基体が接地レベルであるからICチップの上面に発振器専用のシールドケースを備えなくとも十分シールド機能を得ることができる。
そして、図11に示したJリード端子の構造と比較して弾性変形可能な金属リード部分15b、15cを長く構成した分だけ、金属材の撓みに伴う可動ストローク範囲を広く確保できるため、プリント基板と、該プリント基板上に搭載された圧電発振器(セラミックパッケージ)との間の熱膨張係数差に起因した温度変化による歪みがJリードを構成する金属材のバネ作用によって緩和され易くなる。つまり、水晶発振器が実装されるプリント基板からの衝撃がICチップに伝達する為には、衝撃のエネルギーは、Jリード端子の折れ曲った経路を辿る必要があるから、その伝達中にて減衰してしまい、結果として、上述した効果の他にICチップの破損を免れることができるという効果も得られる。なお、この効果は、以下に示す他の実施形態に係る水晶発振器(圧電発振器)についても共通の効果である。
このような構成であれば、ICチップを構成する半導体基体が接地レベルであるからICチップの上面に発振器専用のシールドケースを備えなくとも十分シールド機能を得ることができる。
次に、図5(a)(b)及び(c)は夫々図4に示した水晶発振器の変形実施形態の構成を示す断面図である。
まず、図5(a)の水晶発振器30は、図4に示した水晶発振器のようにモールド樹脂32をコーティングせずに、ICチップ31の下面とセラミックパッケージ2の上面との間に接着樹脂(アンダーフィル剤)35を充填した構造である。この実施形態に係る水晶発振器の構造によれば、図4に示す構造と比較して、モールド樹脂32が存在しないので、製造工程を簡略化して量産性を高めると共に、水晶発振器の体積を小さく構成することができる。
次に、図5(b)の水晶発振器30は、図5(a)の水晶発振器において、Jリード端子15の上端部15aを除いたセラミックパッケージ2の外面のほぼ全体をモールド樹脂32により被覆すると共に、セラミックパッケージ2の外周縁に沿ってモールド樹脂から成る環状ダム32aを突設した構成を備えている。更に、Jリード端子の上端部15a上に接続手段33を介してICチップ31をフェイスダウン実装してから、環状ダム32aの内側凹所内にアンダーフィル剤35を充填した構成を備えている。このような構成であれば、アンダーフィル剤を効率良くICチップとセラミックパッケージとの間に充填することができる。
次に、図5(c)の水晶発振器30は、モールドコーティングした水晶振動子1のJリード端子上端部15a上にICチップ31をフェイスダウンボンディングし、水晶振動子1とICチップ31との間にアンダーフィル剤35を充填するよう構成したものである。図5(b)の例と異なる点は、モールド樹脂による環状ダム32aが存在しない点である。
まず、図5(a)の水晶発振器30は、図4に示した水晶発振器のようにモールド樹脂32をコーティングせずに、ICチップ31の下面とセラミックパッケージ2の上面との間に接着樹脂(アンダーフィル剤)35を充填した構造である。この実施形態に係る水晶発振器の構造によれば、図4に示す構造と比較して、モールド樹脂32が存在しないので、製造工程を簡略化して量産性を高めると共に、水晶発振器の体積を小さく構成することができる。
次に、図5(b)の水晶発振器30は、図5(a)の水晶発振器において、Jリード端子15の上端部15aを除いたセラミックパッケージ2の外面のほぼ全体をモールド樹脂32により被覆すると共に、セラミックパッケージ2の外周縁に沿ってモールド樹脂から成る環状ダム32aを突設した構成を備えている。更に、Jリード端子の上端部15a上に接続手段33を介してICチップ31をフェイスダウン実装してから、環状ダム32aの内側凹所内にアンダーフィル剤35を充填した構成を備えている。このような構成であれば、アンダーフィル剤を効率良くICチップとセラミックパッケージとの間に充填することができる。
次に、図5(c)の水晶発振器30は、モールドコーティングした水晶振動子1のJリード端子上端部15a上にICチップ31をフェイスダウンボンディングし、水晶振動子1とICチップ31との間にアンダーフィル剤35を充填するよう構成したものである。図5(b)の例と異なる点は、モールド樹脂による環状ダム32aが存在しない点である。
次に、図6(a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る水晶発振器の構成を示す外観斜視図、及び縦断面図である。
この水晶発振器30は、図3(b)に示した水晶振動子1のセラミックパッケージ2の上面にメタライズにより形成した上部ランド(外部端子)10を配置すると共に、この上部ランド10に対してバンプ等の接続手段33を介してフェイスダウン状態にあるICチップ31の電極を接続し、更にJリード端子15を除いたセラミックパッケージ2とICチップ31の外面全体にモールド樹脂32を被覆形成した構成を備えている。
このような構成であれば、図4、図5に示す水晶発振器の場合と比較して、Jリード端子15の上端部15aがICチップ31とセラミックパッケージ2との間に存在しないので低背化に有利である。
そして、水晶発振器が実装されるプリント基板からの衝撃がICチップに伝達する為には、衝撃のエネルギーは、Jリード端子15の折れ曲った経路を辿る必要があるから、その伝達中にて減衰してしまい、結果、上述した効果の他にICチップの破損を逃れるという効果も得られる。なお、この効果は以下の他の実施形態に係る水晶発振器についても共通する効果である。
この水晶発振器30は、図3(b)に示した水晶振動子1のセラミックパッケージ2の上面にメタライズにより形成した上部ランド(外部端子)10を配置すると共に、この上部ランド10に対してバンプ等の接続手段33を介してフェイスダウン状態にあるICチップ31の電極を接続し、更にJリード端子15を除いたセラミックパッケージ2とICチップ31の外面全体にモールド樹脂32を被覆形成した構成を備えている。
このような構成であれば、図4、図5に示す水晶発振器の場合と比較して、Jリード端子15の上端部15aがICチップ31とセラミックパッケージ2との間に存在しないので低背化に有利である。
そして、水晶発振器が実装されるプリント基板からの衝撃がICチップに伝達する為には、衝撃のエネルギーは、Jリード端子15の折れ曲った経路を辿る必要があるから、その伝達中にて減衰してしまい、結果、上述した効果の他にICチップの破損を逃れるという効果も得られる。なお、この効果は以下の他の実施形態に係る水晶発振器についても共通する効果である。
次に、図7(a)及び(b)は、図6の実施形態に係る水晶発振器の変形実施形態である。図7(a)の水晶発振器30は、図6に示した水晶発振器のようにモールド樹脂32をコーティングせずに、ICチップ31の下面とセラミックパッケージ2の上面との間に接着樹脂(アンダーフィル剤)35を充填した構造である。この実施形態に係る水晶発振器の構造によれば、図6に示す構造と比較して、モールド樹脂32が存在しないので水晶発振器の体積を小さく構成することができる。
次に、図7(b)の水晶発振器30は、図7(a)の水晶発振器において、セラミックパッケージ2の上面外周部を除いたセラミックパッケージ2の外面のほぼ全体をモールド樹脂32により被覆すると共に、セラミックパッケージ2の外周縁に沿ってモールド樹脂から成る環状ダム(ダム部)32aを突設した構成を備えている。更に、上部ランド(外部端子)10上に接続手段33を介してICチップ31をフェイスダウン実装してから、環状ダム32aの内側凹所内にアンダーフィル剤35を充填した構成を備えている。このような構成であれば、アンダーフィル剤を効率良くICチップとセラミックパッケージとの間に充填することができる。
次に、図7(b)の水晶発振器30は、図7(a)の水晶発振器において、セラミックパッケージ2の上面外周部を除いたセラミックパッケージ2の外面のほぼ全体をモールド樹脂32により被覆すると共に、セラミックパッケージ2の外周縁に沿ってモールド樹脂から成る環状ダム(ダム部)32aを突設した構成を備えている。更に、上部ランド(外部端子)10上に接続手段33を介してICチップ31をフェイスダウン実装してから、環状ダム32aの内側凹所内にアンダーフィル剤35を充填した構成を備えている。このような構成であれば、アンダーフィル剤を効率良くICチップとセラミックパッケージとの間に充填することができる。
更に、図8(a)及び(b)は、図7の実施形態の変形例であり、Jリード端子と一体化された環状枠体にてアンダーフィル用のダムを構成した水晶発振器を示す縦断面図、及び分解斜視図である。
即ち、セラミックパッケージ2の側面に取り付けられるJリード端子15のうち、例えば接地端子となるJリード端子15Gの上端部にのみ、環状枠体15Rを設け、環状枠体15Rをセラミックパッケージ2表面上にロウ材等を用いて密着固定する。
そして、当該環状部分が囲むセラミックパッケージ面上の上部ランド10上にICチップ31をフェイスダウンボンディングする。
アンダーフィル剤35は、ICチップ搭載前又は搭載後に、環状枠体15R内に塗布又は充填する。
尚、ICチップの回路設定を調整する際にデータを入力する端子(IC調整端子)が必要とする場合は、環状枠部の外にIC調整端子2bを備えることが望ましい。
更に、図6〜図8に示す接続手段33の載置位置として、セラミックパッケージ2の厚さが薄い部分を選定した場合にはICチップ31をフリップチップ実装する際に加える超音波エネルギーの損失が大きくなるので、当該損失が抑えられるようセラミックパッケージ2の厚さが比較的厚い部分を選定することが好ましく、更に好ましくは接続手段33の少なくとも一部がセラミックパッケージ2の外周枠(封止枠)の裏面部分に接続される位置が好ましい。
また、上記実施形態では、金属リード端子として、J字状の湾曲部(屈曲部)を備えたJリード端子を例示したが、金属リードの蓋側に位置する先端部分は必ずしも折り曲げる必要は無く、図9に示すように直線的形状であっても良い。
このような構成であれば、リード端子を折り曲げる必要が無いので電子部品の低背化に有利である。
更に、図5、図7、図8に示した水晶発振器の如く、ICチップ31の樹脂被覆範囲を最小限に留めることができたのは、ICチップ31にフェイスダウンボンディング用のものを適用したことによるものであり、ワイヤーボンディング用ICの如くボンディングワイヤをも保護するためにICチップ全体を保護樹脂にて被覆することが必然的に必要ではないので、実現できたものである。
以上の各実施形態の説明では圧電振動素子として水晶振動素子を使用した水晶振動子、水晶発振器について説明したが、本発明は水晶以外の圧電材料を用いた圧電振動素子を使用した圧電振動子、圧電発振器についても適用することができる。
即ち、セラミックパッケージ2の側面に取り付けられるJリード端子15のうち、例えば接地端子となるJリード端子15Gの上端部にのみ、環状枠体15Rを設け、環状枠体15Rをセラミックパッケージ2表面上にロウ材等を用いて密着固定する。
そして、当該環状部分が囲むセラミックパッケージ面上の上部ランド10上にICチップ31をフェイスダウンボンディングする。
アンダーフィル剤35は、ICチップ搭載前又は搭載後に、環状枠体15R内に塗布又は充填する。
尚、ICチップの回路設定を調整する際にデータを入力する端子(IC調整端子)が必要とする場合は、環状枠部の外にIC調整端子2bを備えることが望ましい。
更に、図6〜図8に示す接続手段33の載置位置として、セラミックパッケージ2の厚さが薄い部分を選定した場合にはICチップ31をフリップチップ実装する際に加える超音波エネルギーの損失が大きくなるので、当該損失が抑えられるようセラミックパッケージ2の厚さが比較的厚い部分を選定することが好ましく、更に好ましくは接続手段33の少なくとも一部がセラミックパッケージ2の外周枠(封止枠)の裏面部分に接続される位置が好ましい。
また、上記実施形態では、金属リード端子として、J字状の湾曲部(屈曲部)を備えたJリード端子を例示したが、金属リードの蓋側に位置する先端部分は必ずしも折り曲げる必要は無く、図9に示すように直線的形状であっても良い。
このような構成であれば、リード端子を折り曲げる必要が無いので電子部品の低背化に有利である。
更に、図5、図7、図8に示した水晶発振器の如く、ICチップ31の樹脂被覆範囲を最小限に留めることができたのは、ICチップ31にフェイスダウンボンディング用のものを適用したことによるものであり、ワイヤーボンディング用ICの如くボンディングワイヤをも保護するためにICチップ全体を保護樹脂にて被覆することが必然的に必要ではないので、実現できたものである。
以上の各実施形態の説明では圧電振動素子として水晶振動素子を使用した水晶振動子、水晶発振器について説明したが、本発明は水晶以外の圧電材料を用いた圧電振動素子を使用した圧電振動子、圧電発振器についても適用することができる。
1 水晶振動子、2 セラミックパッケージ(絶縁パッケージ)、3 凹部、5 水晶振動子(圧電振動素子)、6 接続部材、7 蓋、10 上部端子(外部端子)、11 金属ロウ材、12 側部端子(外部端子)、15 実装端子(金属リード端子、Jリード端子)、15a 上端部、15b 垂下部、15c 接続部、15d 基部、15e、 接続部、20 モールド樹脂、31 ICチップ、32 モールド樹脂、32a 環状ダム(ダム部)、33 接続手段、35 アンダーフィル剤。
Claims (15)
- 下面に凹部を備えた絶縁パッケージと、該絶縁パッケージの凹部内に配置された圧電振動素子と、該凹部の下側開口を封止する蓋と、該絶縁パッケージ外面に設けた外部端子に上部を電気的機械的に接続固定されると共に、下部を前記蓋よりも下方へ突出させた金属リード端子と、を備えた圧電振動子において、
前記金属リード端子は前記絶縁パッケージの側面に沿って延びる垂下部と、垂下部の下部から延びる接続部が非拘束状態にあって自由に弾性変形可能な状態に構成されていることを特徴とする圧電振動子。 - 前記金属リード端子の上端部は、前記絶縁パッケージの上面、又は側面に設けた外部端子と電気的機械的に接続固定されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子。
- 前記絶縁パッケージの外面全体を樹脂により被覆したことを特徴とする請求項1、又は2に記載の圧電振動子。
- 前記金属リード端子は、前記接続部が湾曲したJリード端子であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の圧電振動子。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の上面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上端部を接続すると共に、該金属リード端子の上端部に接続手段を介してICチップを搭載したことを特徴とする圧電発振器。
- 前記ICチップの外面全体を樹脂被覆したことを特徴とする請求項5記載の圧電発振器。
- 前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする請求項5に記載の圧電発振器。
- 前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする請求項5、又は7に記載の圧電発振器。
- 前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする請求項5、7、又は8の何れか一項に記載の圧電発振器。
- 請求項1乃至4の何れか一項に記載の圧電振動子の側面に設けた外部端子に前記金属リード端子の上部を接続すると共に、前記圧電振動子の上面に設けた他の外部端子上に接続手段を介して前記ICチップを搭載したことを特徴とする圧電発振器。
- 前記ICチップの外面全体を樹脂被覆したことを特徴とする請求項10記載の圧電発振器。
- 前記ICチップの側面及び上面を樹脂被覆しない露出状態としたことを特徴とする請求項10に記載の圧電発振器。
- 前記絶縁パッケージ上面と前記ICチップ下面との間にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする請求項10、又は12に記載の圧電発振器。
- 前記水晶振動子の外面を樹脂被覆すると共に、該樹脂被覆膜の上部外周を環状に突出させたダム部の内側にアンダーフィル剤を充填したことを特徴とする請求項10、12、又は13の何れか一項に記載の圧電発振器。
- 前記金属リード端子の内の接地用の金属リード端子の上部を環状に構成した前記圧電振動子の上面に固定し、該環状部内に前記アンダーフィルを充填したことを特徴とする請求項13記載の圧電発振器。
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