JP2007097212A

JP2007097212A - 水晶発振器

Info

Publication number: JP2007097212A
Application number: JP2006327104A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miura; 浩之三浦; Ikuhiro Ota; 郁広太田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】電子部品素子を搭載した水晶発振器において、電子部品素子の搭載可能領域を拡大させた水晶発振器を提供する。
【解決手段】多層基板１の下面に電子部品素子２１を、上面に水晶振動子２をそれぞれ搭載するとともに、多層基板１の下面周囲に複数の端子電極３０を形成してなる水晶発振器において、端子電極上にその高さ寸法が電子部品素子２１よりも高い導電体３を接合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マザーボード上に表面実装される水晶発振器に関するものである。

従来、水晶振動子を搭載する多層基板を有した表面実装型の水晶発振器が知られている。

図５に従来の表面実装型水晶発振器の外観斜視図を示す。図６は表面実装型水晶発振器の縦中央断面図を、図７は表面実装型水晶発振器の底面図を示す。

図５において、表面実装型水晶発振器５０は、セラミック基板５１の下面に枠体状セラミック基板５２が積層された多層基板５３を有し、その多層基板５３の上面には水晶片を搭載した水晶振動子２が気密封止した状態で形成されている。

また、図６、図７に示すように、多層基板５３の下面、即ち、セラミック基板５１の下面であって、枠状セラミック基板５２の開口領域底面にＩＣチップ２１ａやチップ素子２１ｂの電子部品素子２１が搭載されている。また、枠状セラミック基板５２下面の４隅には表面実装用の端子電極５３が形成されている。
特開平１０−２８０２４号公報

上述の従来技術の表面実装型水晶発振器５０においては、セラミック基板５１の下面に搭載された電子部品素子２１の周囲に枠状のセラミック基板５２が形成されているため、電子部品素子２１の搭載可能領域に制約が生じ、その結果、搭載できる電子部品素子２１が制限され電子部品の高機能化、高性能化に対応できないという問題もあった。

また、多層基板５３を形成するのに、平板状のセラミック基板５１と平板状
のセラミック基板５１の中央をくり抜いた枠状セラミック基板５２を用意しなければななかった。

さらに、セラミック基板５１、枠状セラミック基板５２間に、ビアホールや印刷等でセラミック基板５１の上面に形成する水晶振動子２との電気的接続をとるために内部導体を形成し、この内部導体を介して外部との接続を行う端子電極５３を枠状セラミック基板５２下面の４隅に印刷形成する必要があり、工程が複雑となってコストダウンの障害となっていた。

本発明は、上述の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、水晶発振器の高機能化、高性能化及び小型化に対応できるとともに、安価な製造ができる水晶発振器を提供するものである。

上記課題を解決するために本発明の水晶発振器は、多層基板の下面に電子部品素子を、上面に水晶振動子をそれぞれ搭載するとともに、前記多層基板の下面周囲に複数の端子電極を形成してなる水晶発振器であって、前記端子電極上に、その高さ寸法が前記電子部品素子よりも高い導電体を接合したことを特徴とするものである。

また本発明の水晶発振器は、前記多層基板が略矩形状をなし、該多層基板の下面における一対の短辺に沿って前記端子電極が配置されていることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記電子部品素子が、その一辺が前記多層基板の下面における長辺に沿って配置されていることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記多層基板が略矩形状をなし、該多層基板の下面における一対の長辺に沿って前記端子電極が配置されていることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記端子電極が、前記多層基板の下面４隅部に配置されていることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記端子電極と前記導電体とが、半田を介して接合されていることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記導電体が、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎのいずれかより成ることを特徴とする。

また本発明の水晶発振器は、前記電子部品素子に、発振用ＩＣチップを含むことを特徴とする。

なお、前記導電体は球状に形成しても良く、柱状に形成しても良い。

本発明の水晶発振器によれば、多層基板の下面周囲に形成した複数の端子電極上に、その高さ寸法が電子部品素子よりも高い導電体を接合している。

従って、マザーボード上に水晶発振器を実装する際、端子電極に接合した導電体をマザーボードの電極と接合したとしても、導電体が電子部品素子の高さ寸法よりも高くなっているので安定した実装が可能となる。

また、多層基板下面に形成する端子電極の領域以外で複数の電子部品素子の搭載が可能となり、従来の枠状セラミック基板の枠内で電子部品搭載領域が制限されていたものと比較して高機能化、高性能化及び小型化への対応が可能となる。

一方、導電体は、端子電極に接合されているので、枠状セラミック基板を新たに形成して多層基板とする必要もなく、枠状セラミック基板下面に端子電極を形成する必要がなくなりコスト低減に寄与することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳説する。

図１は本発明の表面実装型水晶発振器の外観斜視図であり、図２は表面実装型水晶発振器の中央縦断面図である。

図１、図２において多層基板１の上面に水晶振動子２が、下面に電子部品素子２１が搭載されている。

多層基板１の上側に積層されているセラミック基板１ｂ上面に枠状のシームリング２３が形成されており、シームリング２３の内部に水晶振動子２が搭載されている。水晶振動子２は、セラミック基板１ｂの一端側に形成された配線パターンに水晶振動片２６が導電性接着剤２５を介して固着され、電気的、機械的に保持されてなる。また、シームリング２３上面には金属リッド２４をシーム溶接等によって接合し、水晶振動片２６を気密封止している。

また、多層基板１の下側に積層されているセラミック基板１ａの下面には部品搭載パッド（不図示、以下同じ）が設けてあり、発振用のＩＣチップ２１ａとサーミスタ及びコンデンサ等の特に温度補償素子を主とした回路素子２１ｂからなる電子部品素子２１が部品搭載パッド上に搭載されている。

さらに、セラミック基板１ａの下面周囲（４隅部）には４つの端子電極３０が形成されている。この端子電極３０は例えば、水晶振動子２から内部導体２２を介して接続された入出力端子として用いられる。

また、端子電極３０上に平面視、端子電極の面積と略同じくらいの導電体３が搭載される。この導電体３は球状に形成されており、端子電極３０上に半田を介して接合されている。この半田接合をするのにはリフロー処理によって接合されるが、リフロー処理をおこなっても導電体３の所定の寸法を保つために、リフロー温度よりも融点が高い、例えば１０８３℃の純銅のＣｕボールに半田メッキ処理したものが使用される。このように球状の導電体３を用いることにより、表裏面を考慮せずに端子電極３０に搭載することができるので、製造時間を短縮することが可能である。

導電体３が接合される位置、即ち、端子電極３０が形成される位置としては、少なくともセラミック基板１ａ実装面の対向する一対の両端辺に沿って複数形成すると良い。これによって、マザーボード（不図示、以下同じ）上に実装した際に、電子部品の両端部から保持されるので安定して実装が可能となる。

なお、導電体１の材料としてＣｕで説明したが、これに限定されず、マザーボード上に実装する際に実装でき易い材料が選択される。例えば、マザーボード上に半田実装する場合には、半田ぬれ性が良く、かつ融点が高くリフロー処理しても溶融することなく所定の寸法を保つ導電性材料としてＡｕ、Ａｇ、Ｓｎなどの金属材料が用いられる。また、さらに半田ぬれ性を良くするために表面に半田メッキを施しても良い。また、導電性接着剤で接合する場合は、半田ぬれ性を考慮する必要はないことから、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎなどの金属材料の他に例えば、エポキシ樹脂にＡｇなどの金属粒子を混練し印刷や塗布にても形成可能な金属ペーストなどが用いられる。

また、導電体３の寸法としては、その高さ寸法が複数の電子部品素子の内、最大の高さ寸法よりも高く形成している。例えば搭載される電子部品素子の高さ寸法が最大０．６ｍｍの場合、直径０．６５ｍｍの球状の導電体を使用する。このように、マザーボード上に表面実装型水晶発振器１０を実装する際、端子電極３０に接合した導電体３をマザーボードの電極と接合させたとしても、導電体３が電子部品素子２１の高さ寸法よりも高くなっているので安定した実装が可能となるばかりか、図３に示すように、多層基板下面１ａの４隅に導電体３が配置されるため、従来技術では搭載できなかった４端辺に近い領域に、電子部品素子２１ｃの搭載が可能となる。

なお、前記多層基板１ａの４隅に配置される導電体の形状は球状のもので説明したがこれに限定されるものではなく、円柱状や角柱状の柱状のものであってもかまわない。

以下に柱状の導電体３について説明する。図４は角柱状の導電体３を端子電極３０に半田により接合する構成を説明する図である。図に示すように、角柱状の導電体３はその４つの角部を切除して形成されている。このような形状であれば、球状の導電体３を用いたものに比較して端子電極３０の面積に制限されず寸法を高く形成することができる。しかも、半田接合により半田フィレットの形成が容易になり端子電極３０との接合面積が増して密着強度が強まり、マザーボードに安定して接合が可能となる。

次に、本発明の表面実装型水晶発振器１０の製造方法について図２を用いて説明する。

まず、各々配線パターンを有するセラミック母基板を積層してなる多数個取り多層基板を用意する。セラミック基板１ａ、１ｂの領域に水晶振動片２６搭載用のバンプを夫々形成し、その上に導電性接着剤２５を夫々供給し、水晶振動片２６上の引き出し電極が水晶振動片２６搭載バンプと接続するように、導電性接着剤２５に水晶振動片２６を夫々載置する。そして導電性接着剤２５を硬化してセラミック基板１ａ、１ｂの領域に水晶振動片２６を夫々固定する。

次に水晶振動片２６の周波数調整を行う。これは、水晶振動片２６を発振させ発振周波数を測定しながら、水晶振動片２６上に形成した励振電極にＡｇを蒸着させる方法やイオンビームを照射する方法により、励振電極の質量を増加もしくは減少させて発振周波数の調整を行う。

次に、１５０℃〜２５０℃の熱エージングにより発振周波数の安定化を行い、その後金属リッド２４により気密封止を行う。このとき、金属リッド２４をシームリング２３上に載置し、Ｎ₂やＨｅなどのガスや真空の雰囲気にてシーム溶接により接合する。

次に、多層基板１のセラミック基板１ａ下面に電子部品素子２１及び導電体３を搭載する。突起のない平面状であるセラミック基板１ａにスクリーン印刷により、クリーム半田を供給する。その後マウンターによりＩＣチップ２１ａや回路素子２１ｂ及び端子電極３０上に導電体３を搭載する。搭載後、リフローを行い半田を溶融、硬化させ所定の接合を行う。その後、製品を個片に分割し、表面実装型水晶発振器が完成する。

なお、実施例では導電体の位置を多層基板の４隅にとったが必ずしも４隅である必要はなく、下面任意の位置であってもよい。また導電体３の数も４個に限らずもっと多くてもよい。

以上のように、本発明によれば、多層基板の下面周囲に形成した複数の端子電極上に、その高さ寸法が電子部品素子よりも高くした導電体を接合させている。

従って、マザーボード上に電子部品を実装する際、端子電極に接合した導電体をマザーボードの電極と接合させたとしても、導電体が電子部品素子の高さ寸法よりも高くなっているので安定した実装が可能となる水晶発振器を提供することができる。

また、多層基板の下面に形成する端子電極の領域以外で電子部品素子の搭載が可能となり、従来の枠状セラミック基板で電子部品搭載領域を制限させたものと比較して高機能化、高性能化及び小型化することが可能な水晶発振器を提供することができる。

さらに、導電体が外部との入出力用の端子電極となっているので、枠状セラミック基板を新たに形成して多層基板とする必要もなく、枠状セラミック基板下面に端子電極を形成が必要で無くなりコスト低減に寄与することができた水晶発振器を提供することができる。

本発明の水晶発振器の外観斜視図である。本発明の水晶発振器の中央縦断面図である。本発明の水晶発振器の底面図である。本発明の水晶発振器における導電体の他の実施例の外観斜視図である。従来の水晶発振器の外観斜視図である。従来の水晶発振器の中央縦断面図である。従来の水晶発振器の底面図である。

符号の説明

１・・・・・多層基板
１ａ・・・・多層基板下面
１ｂ・・・・多層基板上面
２・・・・・水晶振動子
３・・・・・導電体
１０・・・・表面実装型水晶振動子
２１・・・・電子部品素子
２１ａ・・・ＩＣチップ
２１ｂ・・・チップ素子
２１ｃ・・・本発明によって搭載可能となったチップ素子
２２・・・・内部導体
２３・・・・シームリング
２４・・・・金属リッド
２５・・・・導電性接着剤
２６・・・・水晶振動片
３０・・・・端子電極
３１・・・・マザーボード
３２・・・・半田フィレット
５２・・・・枠状セラミック基板
５３・・・・外部端子

Claims

多層基板の下面に電子部品素子を、上面に水晶振動子をそれぞれ搭載するとともに、前記多層基板の下面周囲に複数の端子電極を形成してなる水晶発振器であって、
前記端子電極上に、その高さ寸法が前記電子部品素子よりも高い導電体を接合したことを特徴とする水晶発振器。
前記多層基板が略矩形状をなし、該多層基板の下面における一対の短辺に沿って前記端子電極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記電子部品素子は、その一辺が前記多層基板の下面における長辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子部品。
前記多層基板が略矩形状をなし、該多層基板の下面における一対の長辺に沿って前記端子電極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記端子電極は、前記多層基板の下面４隅部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記端子電極と前記導電体とは、半田を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記導電体は、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎのいずれかより成ることを特徴とする請求項５記載の水晶発振器。
前記電子部品素子には、発振用ＩＣチップが含まれることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記導電体は球状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
前記導電体は柱状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。