JP2007208568A - 表面実装水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【目的】底壁層との電気的接続を確実にして生産性を向上することを主として、容器本体における平面外形の縮小化及び単価を維持した表面実装発振器を提供する。
【構成】壁層１ａと枠壁層１ｂとからなる凹部を有する容器本体１と、前記底壁層１ａにＩＣチップ２を固着して水晶片３とともに前記容器本体１に一体化してなる表面実装水晶発振器において、前記ＩＣチップ２のＩＣ端子３の形成された一主面は、異方性導電シート１５を介在させて前記底壁層１ａに固着した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は凹部を有する容器本体を用いた表面実装水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に異方性導電シートを用いてＩＣチップを固着した表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型とした各種の電子機器に周波数や時間の基準源として内臓される。このようなものの代表的な一つに、積層セラミックからなる凹部を有する容器本体にＩＣチップを超音波熱圧着によって固着し、水晶片とともに一体化したものがある。

（従来技術の一例）
第３図及び第４図は一従来例を説明する表面実装発振器の図である。但し、第３図（ａ）は一部屋構造の、同図（ｂ）はＨ型構造の断面図であり、第４図（ａ）はＩＣチップの、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２及び水晶片３を収容して一体化してなる。容器本体１は底壁層１ａと枠壁層１ｂとの積層セラミックからなり、一主面側のみに凹部を有する一部屋構造「第３図（ａ）」、あるいは両主面側に凹部を有するＨ型構造「同図（ｂ）」とする。これらは、底壁層１ａの一主面側のみに、あるいは両主面側に枠壁層１ｂを設けて形成される。

この場合、一部屋構造の枠壁層１ｂは上段側１ｂ1を下段側１ｂ1の開口部を大きくして、少なくとも一端側に内壁段部を有する。ＩＣチップ２は水晶振動子（水晶片３）とともに発振回路を形成する回路素子を集積化し、例えば回路機能面である一主面にＩＣ端子３を有する「第４図（ａ）」。水晶片３は両主面に励振電極５ａを有し、外周部である一端部両側に引出電極５ｂを延出する「第４（ｂ）」。

そして、一主面側のみに凹部を有する一部屋構造とした容器本体１の場合は、凹部の内底面にＩＣチップ２の一主面を固着し、凹部の内壁段部に引出電極５ｂの延出した水晶片３の一端部両側を固着する。両主面側に凹部を有するＨ構造とした場合は、一主面側の凹部内底面にＩＣチップ２の一主面を固着し、他主面側の凹部内底面に水晶片３の一端部両側を固着する。

これらの場合、一般には、いずれの場合でも、ＩＣチップ２は超音波熱圧着によって、底壁層１ａ（凹部内底面）の回路端子６に位置決めして固着される。通常では、ＩＣチップ２の一主面のＩＣ端子３にはバンプ７が設けられ、ＩＣチップ２の他主面側から超音波による振動を加えながら加熱して圧着する。

なお、引出電極５ｂの延出した水晶片３の一端部両側は、例えば熱硬化型の導電性接着剤８によって保持端子１２に固着される。容器本体１の凹部の外底面（一部屋構造）、又は他主面側の凹部の開口端面（Ｈ構造）の４角部には、ＩＣ端子３と電気的に接続した電源、出力、アース等の実装端子９を有する。また、Ｈ構造の場合、水晶片３の保持端子１２はビアホール１１によってＩＣチップ２と電気的に接続する。また、水晶片３の収容される凹部の開口面は例えばシーム溶接によって、金属カバー１０が接合される。符号１２は水晶片３の固着される水晶端子、１７は溶接用の金属リングである。
特開２００４−１２８５２８号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、いずれの場合でも、ＩＣチップ２は超音波熱圧着によって固着される。したがって、高額な超音波熱圧着装置を要し、設備投資が嵩む。また、ＩＣチップ２はバンプ７を用いて固着されるので、底壁層１ａの平坦度が要求される。したがって、底壁層の平坦度が許容精度以下の場合は、電気的接続を不良として致命的欠陥となる。これらの点から、生産性に欠ける問題があった。

これらのうち、一主面側のみに凹部を有する一部屋の容器本体１を使用した場合は、底壁層１ａの平坦度は比較的に良好として単価は安いものの、水晶片３の一端部両側を固着する内壁段部を必要とする。したがって、容器本体１の平面外形の縮小が困難になる。

そして、両主面に凹部を有するＨ構造の容器本体１を使用した場合は、内壁段部を要することなくて平面外形の縮小は促進できるものの、底壁層１ａが両主面側の枠壁層１ｂの間で中空状態になるので、平坦度が損なわれる。したがって、ＩＣチップ２の超音波熱圧着が困難になるとともに、容器本体１の単価が高くなる問題があった。

（発明の目的）
本発明は、設備投資も少なく、ＩＣチップの電気的接続を確実にして生産性を向上し、縮小化促進を維持した表面実装発振器を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、底壁層と枠壁層とからなる凹部を有する容器本体と、前記底壁層にＩＣチップを固着して水晶片とともに前記容器本体に一体化してなる表面実装水晶発振器において、前記ＩＣチップのＩＣ端子の形成された一主面は、異方性導電材を介在させて前記底壁層に固着した構成とする。

このような構成であれば、底壁層に仮固着された異方性導電材上に熱圧着によって、ＩＣチップを固着すればよいので、超音波熱圧着用の高価な設備を要しない。また、異方性導電材の柔軟性によって、底壁層の平面度の精度誤差が吸収されるので電気的な接続を確実にする。したがって、表面実装発振器の生産性を高められる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側のみに設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記凹部の外底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記凹部の内壁段部に固着され、前記凹部の外底面の４角部には実装用の金属ボールを有する。

これによれば、一主面のみに設けた凹部の外部底面に異方性導電材を介在させるので、例えば凹部の内底面に異方性導電材を介在させる場合に比較し、異方性導電材の仮固着及びＩＣチップの熱圧着を容易にする。そして、底壁層の一主面側にのみ凹部を形成するので、単価も安く、平面外形の縮小をも促進できる。

同請求項３では、請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側のみに設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記凹部の内底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記凹部の内壁段部に固着され、前記凹部の外底面の４角部には実装端子を有する。

同請求項４では、請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側と他主面側の両主面側に設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記他主面側の凹部の内底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記一主面側の凹部の内底面に固着され、前記他主面側における凹部の開口端面の４角部には実装端子を有する。

これらの請求項３及び４であっても、請求項１と同様に、異方性導電材を使用するので超音波熱圧着用の高価な設備を要しないとともに、異方性導電材の柔軟性によって底壁層の平面度の精度誤差を吸収して電気的な接続を確実にすることから、表面実装発振器の生産性を高められる。

同請求項５では、請求項１において、前記異方性導電材は異方性導電シート又は異方性導電接着剤とする。これにより、異方性導電材をより具体的にする。

第１図（ａｂｃ）は本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＰで示す点線枠部の拡大図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

表面実装発振器は、前述同様に、積層セラミックからなる容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを一体化してなる。ここでは、容器本体１は底壁層１ａの一主面側のみに枠壁層１ｂを積層する。そして、容器本体１の一主面側のみに凹部を有した一部屋構造とする。但し、凹部には従来の内壁段部を有しない。容器本体１における凹部の内底面には保持端子１２を有し、引出電極５ｂの延出した水晶片３の一端部両側が導電性接着剤８によって固着される。

凹部の開口面にはシーム溶接によって金属カバー１０が接合され、容器本体内１に水晶片３を予め密閉封入する。容器本体１の平坦部とする凹部の外底面には、ＩＣチップ２(ＩＣ端子４）が電気的に接続する回路端子６が設けられる。回路端子６中の２個は、水晶片３の保持端子１２とビアホール等を経て電気的に接続する。

そして、外底面の両端側の中央部には、図示しない導電路を経て保持端子１２と電気的に接続した水晶検査端子１３を有する。そして、例えば水晶片３の密閉封入後に、図示しないプローブを当接して水晶振動子（水晶片３）の振動特性を測定する。また、外底面の４角部には、半田等からなる金属ボール１４が固着される。金属ボール１４は、ＩＣ端子４の接続する電源、出力及びアース等の回路端子６導電路（不図示）によって電気的に接続する。

ＩＣチップ２はＩＣ端子４の露出した一主面が容器本体１の凹部の外底面（底壁層１ａ）に対向する。そして、ここでは、異方性導電材としての一般にはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）と呼ばれる異方性導電シート１５を介在させて、凹部の外底面に固着される。異方性導電シート１５は、ＩＣチップ２の外形よりも大きくする。

この場合は、先ず、異方性導電シート１５が、予め、予備加熱によって凹部の外底面に仮固着される。次に、ＩＣ端子３にバンプ７を有するＩＣチップ２の一主面が異方性導電シート１５上に熱圧着される。熱圧着は、例えば図示しないヒータツールによって、ＩＣチップ２の上面（他主面）を押圧するとともに加熱する。

このような構成であれば、異方性導電シート１５を介在させてＩＣチップ２が固着される。すなわち、異方性導電シート１５中の金属粒１６が垂直方向の熱圧着（押圧）によってバンプ７と回路端子６とを電気的に接続して固着される「第１図（ｃ）」。したがって、超音波熱圧着用の高価な設備投資を要することなく、ホットプレート等の簡単な設備でＩＣチップ２を熱圧着できる。

そして、例えば容器本体１における凹部の外底面となる底壁層１ａの平坦度（平面度）が通常の許容値外であっても、異方性導電シート１５の柔軟性によって吸収される。したがって、ＩＣ端子４との電気的接続を確実にできる。これらのことから、生産性を高められる。そして、容器本体１は一部屋構造として水晶片３を凹部の内底面に一端部両側を固着するので、平面外形の縮小化を促進できる。

また、熱圧着時には、ＩＣチップ２のバンプ７が異方性導電シート１５に埋設して、ＩＣチップ２の一主面が異方性導電シート１５に当接する。したがって、ＩＣチップの一主面（回路機能面）を保護するので、通常のアンダーフィルを不要にできる。なお、この場合は、凹部の外底面の外周は平坦なので、アンダーフィルとしての樹脂の注入が流出してその形成が困難になる。この意味でも、異方性導電シート１５は有効になる。

また、この実施形態では４角部に金属ボール１４を有するものの凹部の外底面は平坦で、従来例のように枠壁層１ｂを有しないので、異方性導電シート１５の仮固着やＩＣチップ２の圧着作業を容易にできる。但し、金属ボール１４が作業に邪魔な場合は、ＩＣチップ２の圧着作業後に４角部に設けることもできる。そして、同様の理由によって、水晶検査端子にプローブを当接する振動特性の測定を容易にできる。

（他の事項）
上記実施形態では凹部の外底面は平坦として金属ボール１４を設けた容器本体１を本発明の対象として説明したが、第２図（ａｂ）に示したように、本発明による異方性導電シート１５を使用して構成する点は、従来例で示した一部屋構造及びＨ型構造の場合でも同様に適用できる。なお、熱圧着は上記実施形態と同様なのでその説明は省略する。

そして、この場合でも、高価な設備を要しないとともに、底壁層の平面度の精度誤差を吸収して電気的な接続を確実にすることから、表面実装発振器の生産性を高められる。また、ＩＣ端子４にはバンプ７を設けて熱圧着したが、バンプ７を排除して直接的に熱圧着することもできる。また、異方性導電材は異方性導電シート１５としたが、異方性導電接着剤としてもよい。

本発明の実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。 本発明の他の適用例を説明する表面実装発振器の断面図で、同図（ａ）は一部屋構造、同図（ｂ）はＨ型構造の例である。 従来例を説明する表面実装発振器の断面図で、同図（ａ）は一部屋構造、同図（ｂ）はＨ型構造の例である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）はＩＣチップの、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ ＩＣ端子、５ａ 励振電極、５ｂ 引出電極、６ 回路端子、７ バンプ、８ 導電性接着剤、９ 実装端子、１０ 金属カバー、１１ ビアホール、１２ 保持端子、１３ 水晶検査端子、１４ 金属ボール、１５ 異方性導電シート、１６ 金属粒、１７ 金属リング。

Claims (5)

1. 底壁層と枠壁層とからなる凹部を有する容器本体と、前記底壁層にＩＣチップを固着して水晶片とともに前記容器本体に一体化してなる表面実装水晶発振器において、前記ＩＣチップのＩＣ端子の形成された一主面は、異方性導電材を介在させて前記底壁層に固着したことを特徴とする表面実装水晶発振器。
2. 請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側のみに設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記凹部の外底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記凹部の内壁段部に固着され、前記凹部の外底面の４角部には実装用の金属ボールを有する表面実装水晶発振器。
3. 請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側のみに設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記凹部の内底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記凹部の内壁段部に固着され、前記凹部の外底面の４角部には実装端子を有する表面実装水晶発振器。
4. 請求項１において、前記枠壁層は前記底壁層の一主面側と他主面側の両主面側に設けられ、前記ＩＣチップは前記異方性導電材を介在させて前記他主面側の凹部の内底面に固着され、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が前記一主面側の凹部の内底面に固着され、前記他主面側における凹部の開口端面の４角部には実装端子を有する表面実装水晶発振器。
5. 請求項１において、前記異方性導電材は異方性導電シート又は異方性導電接着剤である表面実装水晶発振器。