JP2007049764A - 表面実装型圧電発振器ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁材料からなり、且つ、底板の外底面に底部電極20を備えた容器2と、該容器内に収容された圧電振動素子10とを有する圧電振動子1と、底部電極と電気的に接続されるIC部品3と、底部電極と電気的に接続され、且つ、容器の外底面に露出配置されたバンプ状の調整用電極41と、調整用電極より高さが高いバンプ状の電極4を備え、該バンプ状の電極を実装用の端子とした。
【選択図】図1
Description
このような要請に対応するために、従来からチップ部品を使用してパッケージ化した表面実装型圧電発振器が種々提案されている。表面実装型圧電発振器としては、底部に実装電極を備えた絶縁基板の表面に形成した配線パターン上に、水晶振動子等の圧電振動子や、発振回路部品及び温度補償回路部品等のチップ部品を搭載し、更にこれらの部品を包囲するように金属キャップを絶縁基板に固定した圧電発振器が知られている。
しかし、このタイプの発振器は、絶縁基板の表面上に全ての部品を並列に搭載する構成であるため、絶縁基板の面積が大きくなり、小型化の要請を満たすことが困難であった。
圧電振動子101は、容器102内の空所に圧電振動素子(圧電基板上に励振電極を形成した素子)110を収容した状態で金属蓋111によって空所を気密封止した構成を備える。容器102は、セラミック、或いはガラスエポキシ等から成る容器本体112と、金属蓋111から成る。容器本体112は、底板113と、底板113上に固定された環状の外壁114とから一体形成されている。底板113は、2枚のセラミックシート113a、113bからなり、このセラミックシート113a、113bと、外枠114を構成するセラミックとを積層して焼結することにより、容器本体112が形成される。
この絶縁基板102は、小型化の要請に応じるために最小化されているので、その裏面におけるIC部品や大バンプの搭載面積も極限られた狭いスペースとなっている。
IC部品103は、発振回路、温度補償回路等を集積した半導体チップを絶縁樹脂等により包摂一体化した構成を備えており、その外面(上面)には半導体チップの各端子から引き出されたIC側電極103aが配置されている。このIC側電極103aを底板113の裏面に設けた底部電極120に半田接続することにより、IC部品103は搭載される。
大バンプ104は、例えば球状の耐熱樹脂に金属メッキ加工を施した電極であり、底板113の裏面のバンプ用パッド122に対して半田接続により固定されている。この大バンプ104を図示しないマザーボード上の配線パターンに半田によって接続することにより、マザーボードに対する圧電発振器の搭載が行われる。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、表面実装用電極としてバンプを使用した圧電発振器を、平板状の表面実装用電極向けに設計されたマザーボード上に搭載することを可能ならしめる表面実装型圧電発振器ユニットを提供することを目的とする。
圧電振動素子を気密封止した容器の底板の底面に、圧電振動素子上の励振電極や容器の金属蓋と導通する大バンプを接続固定し、且つ大バンプによって形成されるスペースを利用してIC部品を底板底面に配置した圧電発振器は、低背化を図る上で極めて有用である。しかし、表面実装用の電極として大バンプを固定した発振器は、バンプによる実装を想定していないマザーボードやマウント装置を使用する企業にとっては、購入して使用する余地がない。
本発明では、大バンプの下部にシート基板を配置したので、表面実装用電極として大バンプを使用する圧電発振器を、平坦板状の表面実装用電極の使用を予定しているマザーボード上にも搭載することが可能となる。しかも、本発振器の低背化というメリットも同様に維持することができる。
IC部品の調整などを行うための調整用端子は、底部電極と接続された状態で容器の外面に露出配置される。通常は、容器の底板の側面に配置されるが、この部分は極めて幅が狭いため、そこに配置される調整用端子の面積も狭くなり、プローブピンを正確に当接させることが困難となり、接触不良が生じ易い。そこで、底部電極やバンプ用パッドを形成した底板底面を調整用端子の配置場所として選定すれば、より広い面積の調整用端子を確保することが可能となる。しかし、シート基板を大バンプに固定した場合には、プローブピンを横方向から調整用端子に当接させることは困難となる。そこで、本発明では、調整用端子と対面するシート基板部分に開口を形成し、この開口からプローブピンを挿入するようにした。このようにすると、大バンプに対応する下パッドにプローブピンを当接させる方向と同一方向となるので、プローブピンの構成が簡略化できるメリットも生じる。
前記シート基板を、上記構成の圧電発振器の大バンプに固定することにより、圧電発振器ユニットを構築し、表面実装用電極としてバンプを用いるマザーボードに対しては勿論、平坦板状の表面実装用電極を用いるマザーボードに対しても両者兼用で適用することが可能となり、汎用性の高い発振器ユニットを構築することが可能となる。
大バンプの数は、底部電極の数と同数であり、4個が普通である。このため、半田や導電性接着剤を用いて、シート基板上の上パッドと大バンプを接続しただけでは十分な固定力を得ることができず、シート基板が脱落する懸念もなしとしない。
そこで、本発明では底板の底面に調整用端子を設けた場合に、各調整用端子に大バンプと同径の他の大バンプを固定し、且つシート基板上にも他の大バンプと接続される他の上パッドを設けたので、大バンプ群と上パッド群との接続力が大幅に増大することとなる。
上記他の圧電発振器ユニットにおいて、圧電発振器からシート基板を取り外して大バンプを露出させ、この大バンプを表面実装用電極として利用する場合には、調整用端子に接続された大バンプがマザーボード上の配線パターンと干渉する恐れが生じる。そこで、本発明では、調整用端子と接続された大バンプについては、底板に設けた凹所内に没入させて底板側へ退避させるようにした。
IC部品は外来の電磁波によって誤動作し易い。しかも、本発明の圧電発振器の構造では、IC部品は電磁的には剥き出しの状態にある。そこで、IC部品の直下に位置するシート基板側に接地用の導体膜を形成してシールド効果を発揮したものである。
即ち、本発明に係るシート基板によれば、表面実装用電極としての大バンプの下部にシート基板を後付け可能に構成したので、表面実装用電極として大バンプを使用する圧電発振器を、平坦板状の表面実装用電極の使用を予定しているマザーボード上にも搭載することが可能となる。しかも、本発振器の低背化というメリットも同様に維持することができる。
本発明に係る表面実装型圧電発振器ユニットによれば、シート基板を、圧電発振器の表面実装用電極としての大バンプに固定することにより、圧電発振器ユニットを構築し、表面実装用電極としてバンプを用いるマザーボードに対しては勿論、平坦板状の表面実装用電極を用いるマザーボードに対しても両者兼用で適用することが可能となり、汎用性の高い発振器ユニットを構築することができる。
本発明に係る表面実装型圧電発振器ユニットによれば、底板の底面に調整用端子を設けた場合に、各調整用端子に大バンプと同径の他の大バンプを固定し、且つシート基板上にも他の大バンプと接続される他の上パッドを設けたので、大バンプ群と上パッド群との接続力が大幅に増大することとなる。
本発明は、シート基板の上面であって、IC部品と対面する領域にシールド用の接地パターンを配置したので、シールド効果を発揮させ、IC部品の誤動作を防止することができる。
なお、以下の実施形態では表面実装型圧電発振器の一例として表面実装型水晶発振器を用いて説明する。
図1(a)(b)(c)及び(d)は本発明の一実施形態に係るシート基板の表面側斜視図、裏面図、シート基板を装着した表面実装型水晶発振器(発振器ユニット)の一部断面正面図、及び要部断面図である。
このシート基板50は、図1(c)に示す如く、表面実装型圧電発振器0の底部に位置する全ての大バンプ4に対して半田、導電性接着剤等のバインダを用いて全ての上パッド52を一対一で電気的機械的に固定されることにより、表面実装用圧電発振器ユニット(以下、発振器ユニット、という)60を構築する。この発振器ユニット60にあっては、大バンプ4の下部に接続したシート基板50の下面に設けた下パッド53を、図示しないマザーボード上の配線パターンに半田接続する際の表面実装用電極として利用することとなる。
発振器ユニット60は、圧電発振器0に対してシート基板50を一体化した構成を備えている。
圧電発振器0は、圧電振動子1の容器2の底面にIC部品3と、大バンプ4を搭載した構成を備えている。
圧電振動子1は、容器2内の空所に圧電振動素子(圧電基板上に励振電極を形成した素子)10を収容した状態で金属蓋11によって空所を気密封止した構成を備える。容器2は、セラミック、或いはガラスエポキシ等から成る容器本体12と、金属蓋11から成る。容器本体12は、セラミック等の絶縁材料から成る底板13と、底板13上に固定された環状の外壁14とから一体形成されている。
バンプ用パッド31は例えば底板13の外底面の四隅に設けられ、4つのバンプ用パッド31のうちの2個は、水晶振動素子10上の2つの励振電極と夫々導通されるホット側であり、他の2個のバンプ用パッド31は、金属蓋11と接続されるアース側である。
IC部品3は、発振回路、温度補償回路等を集積した半導体チップを絶縁樹脂等により包摂一体化した構成を備えており、その外面(上面)には半導体チップの各端子から引き出されたIC側電極3aが配置されている。このIC側電極3aを底板13の裏面に設けた底部電極20に半田接続することにより、IC部品3は搭載される。
これにより、大バンプ4を表面実装用電極として使用する発振器でありながら、平板状の表面実装用電極を使用した発振器の場合と同様の手法にてマザーボード上に搭載することが可能となる。即ち、平板状の表面実装電極専用のマザーボード、或いは平板状の表面実装電極を備えた発振器専用の実装装置を使用するアッセンブリメーカーにおいても、バンプを用いたタイプの発振器を使用することが可能となり、低背化のメリットをも享受することが可能となる。
なお、この接地用の導体膜56は、シート基板50の上面のみならず、シート基板の中間層(肉厚内部)に配置してもよい。
この実施形態の特徴的な構成は、底板13の下面であって、他の電極と干渉しない位置に比較的大きい面積の調整用端子40を配置する一方で、大バンプ4と固定されたシート基板50の絶縁シート51上の、各調整用端子40と対面する位置に、調整用のプローブピンを差し込むための開口51aを形成した点にある。つまり、各調整用端子40の直下に位置する絶縁シート51の部分を貫通してプローブピン挿入用の開口51aを形成したものである。
これによれば、開口51aから上向きに調整用のプローブピンを差し入れて先端を広い面積の調整用端子40と接触させるので、接触不良や測定不良が発生しにくく、しかもシート基板下面の下パッド53に対しても下側から上向きに夫々の専用プローブピンを当接させることとなるので、プローブピンの配置、構成が単純となり、また接触不良も発生しにくくなり、測定精度が向上する。
これによれば、シート基板50を8個の大バンプ4、41にて固定支持するので、発振器0との間の接続強度が倍増する。
また、プローブピンを用いた調整に際しては、各底部電極20と接続された各大バンプ4と、各調整用端子40と接続された各大バンプ41に対して、横方向からプローブピンを当接させるようにすれば、全てのプローブピンを当接させる方向が同方向となるので、プローブピンの構成の複雑化を避けることができる。なお、図1(a)に示した如き接地用の導体膜56をIC部品3と対面するシート基板上面の領域に設けてシールド効果を確保するようにしてもよい。
このため、シート基板50を接続せずに、大バンプを用いた表面実装を行ったとしても、調整用端子に接続された大バンプ41が短絡等の不具合をもたらす恐れが皆無となる。
なお、図1(a)に示した如き接地用の導体膜56をIC部品3と対面するシート基板上面の領域に設けてシールド効果を確保するようにしてもよい。
Claims (5)
- 絶縁材料からなり、且つ、底板の外底面に底部電極を備えた容器と、該容器内に収容された圧電振動素子とを有する圧電振動子と、前記底部電極と電気的に接続されるIC部品と、前記底部電極と電気的に接続され、且つ、前記容器の外底面に露出配置されたバンプ状の調整用電極と、前記調整用電極より高さが高いバンプ状の電極を備え、該バンプ状の電極を実装用の端子としたことを特徴とする表面実装型圧電発振器ユニット。
- 絶縁材料からなり、且つ、底板の外底面に底部電極を備えた容器と、該容器内に収容された圧電振動素子とを有する圧電振動子と、前記底部電極と電気的に接続されるIC部品と、前記底部電極と電気的に接続され、且つ、前記容器の外底面に露出配置されたバンプ状の調整用電極と、実装用のバンプ状の電極とを備え、前記バンプ状の調整用電極を前記容器の外底面に設けた凹所内に配置し、該バンプ状の電極が前記バンプ状の調整用電極よりも突出した構成であることを特徴とする表面実装型圧電発振器ユニット。
- 前記バンプ状の電極が前記容器と一体構成したものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表面実装型圧電発振器ユニット。
- 前記バンプ状の電極及び、前記バンプ状の調整用電極又は電極部材が球状の電極であることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の表面実装型圧電発振器ユニット。
- 前記バンプ状の電極及び、前記バンプ状の調整用電極又は電極部材が耐熱樹脂に金属メッキ加工を施した構成の電極であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の表面実装型圧電発振器ユニット。
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