JP2007288268A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【目的】セット基板に搭載後においても水晶振動子の振動特性を測定できる表面実装発振器を提供する。
【構成】少なくとも実装端子５を外底面に有して積層板からなる実装基板１と、前記外底面とは反対面となる前記実装基板１の表面側に設けられて金属カバー４によって密閉封入された水晶片３と、前記実装基板１の表面側に前記水晶片３とともに設けられて密閉封入され又は前記外底面側に設けた凹部に前記水晶片３とは別個に設けられたＩＣチップ２とを有する表面実装用の水晶発振器において、前記実装基板１の積層板のうちのいずれかは少なくとも一端側が前記カバーよりも突出し、前記積層板のうちの突出した表面には、前記水晶片３と電気的に接続した水晶検査端子１２を有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は表面実装用の水晶発振器(以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特にＩＣチップの接続を確実にして小型で安価な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、特に携帯電話を代表としてコンパクトな移動型の電子機器に、周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものでは、一般に、ＩＣチップを水晶片とともに一体的に収容した上で、水晶検査端子を外表面に独立的に設けてなる。

（従来技術の一例、特許文献１参照）
第６図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の一部破断の断面図、同図（ｂ）は同平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装発振器は積層セラミックからなる凹状とした実装基板（容器本体）１に少なくともＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、金属カバー４を被せて密閉封入する。実装基板１は平板状の第１基板１ａと、凹部及び内壁段部を形成する枠状とした複数の第２基板１ｂとの積層板からからなる。そして、最下層（第１基板１ａ）となる外底面の４角部にはＩＣチップ２の各ＩＣ端子と電気的に接続した電源、出力及びアース端子等の実装端子５を有する。

ＩＣチップ２と水晶片３とは実装基板１の外底面とは反対面となる内底面側の凹部内に収容される。ＩＣチップ２は図示しない発振回路を、温度補償型の場合はさらに温度補償機構を集積化する。そして、ＩＣチップ２の回路機能面が容器本体１の凹部底面の回路端子６にバンプ７を用いた超音波熱圧着によって固着される。

水晶片３は両主面に励振電極８を有し、一端部両側に引出電極９を延出する。そして、引出電極９の延出した一端部両側が実装基板１における凹部の内壁段部に導電性接着剤１０によって固着される。金属カバー４は実装基板１の開口端面に設けられた金属リング１１にシーム溶接によって接合される。

また、実装基板１の長辺方向の一方の外側面には水晶片３と電気的に接続した一対の水晶検査端子１２が、さらには温度補償型とした場合はＩＣチップ２と電気的に接続した例えば２個の書込端子１３が他方の外側面に設けられる。一対の水晶検査端子１２は金属カバー４を実装基板１の開口端面に封止した後、水晶振動子のクリスタルインピーダンス等の振動特性を独立的に測定する。

これにより、水晶片３の保持や封止後における水晶振動子の振動特性を確認できる。なお、水晶片３の保持や封止によって、水晶振動子の振動特性が変化することから振動特性の確認が必要になる。２個の書込端子１３は、水晶振動子の例えば３次曲線となる周波数温度特性を平坦にする温度補償データを書き込む。但し、温度補償データの書き込みには電源端子等も用いられる。水晶検査端子１２及び書込端子１３には測定器等からのプローブが当接する。
特開２００５−６５１４０号公報（第３図） 特開２００３−３１８６９０号公報（第４図） 特願２００６−１０００２５号 特開平１０−２２７３５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、水晶検査端子１２を実装基板１の外側面に有するものの、表面実装発振器の搭載されるセット基板には、これ以外の抵抗やコンデンサ等の多数の電子部品が密集して高密度になる。したがって、表面実装発振器の搭載（装着）後は、外側面に設けられた水晶検査端子１２にプローブを当接することが困難で、水晶振動子の振動特性を単独に測定できない問題があった。

この場合、例えば高熱路を搬送してのセット基板への搭載（所謂半田リフロー）後では、水晶振動子の振動特性を測定できないので、半田リフローによる固着時の水晶振動子への影響、例えばセット基板との熱膨張係数差による周波数変動等を確認できず、周波数精度が厳しい場合は後日に問題を生じる。

また、表面実装発振器の搭載されたセット基板（装置自体）の特性に問題を生じた場合は、その原因が表面実装発振器の水晶振動子にあるのか否か、セット基板に搭載した状態では判明できなくなる。この場合、通常では、表面実装発振器をセット基板から剥離して水晶振動子の振動特性を測定するが、剥離前後では状況も異なるので原状での検査が望ましい。

（発明の目的）
本発明はセット基板に搭載後においても水晶振動子の振動特性を測定できる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、少なくとも実装端子を外底面に有して積層板からなる実装基板と、前記外底面とは反対面となる前記実装基板の表面側に設けられて金属カバーによって密閉封入された水晶片と、前記実装基板の表面側に前記水晶片とともに設けられて密閉封入され又は前記外底面側に設けた凹部に前記水晶片とは別個に設けられたＩＣチップとを有する表面実装用の水晶発振器において、前記実装基板の積層板のうちのいずれかは少なくとも一端側が前記カバーよりも突出し、前記積層板のうちの突出した表面には、前記水晶片と電気的に接続した水晶検査端子を有する構成とする。

このような構成であれば、実装端子を外底面に有する実装基板の積層板のいずれかを金属カバーよりも突出して表面に水晶検査端子を設けるので、表面実装発振器をセット基板に搭載した後でも水晶検査端子は表面（上面）に露出する。したがって、セット基板に搭載後においても水晶振動子の振動特性を検査できる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記実装基板の最上位層の表面外周には周回する金属膜が設けられ、凹状とした金属カバーの開口端面が共晶合金によって接合した構成とする。これにより、金属カバーの厚みは小さくなるので、積層セラミックの枠幅に比較し、金属膜と接合する開口端面の幅（スルーパス）も小さくできる。したがって、実装基板の積層板のいずれかを金属カバーより突出しても、外形が大きくなることを抑制できる。

（第１実施形態）
第１図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）は平面図である。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、平板状の第１基板１ａと枠状の第２基板１ｂとの凹状とした積層セラミックからなる実装基板１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容してなる。容器本体の外底面には実装端子５を有し、ＩＣチップ２と水晶片３とは内底面側に設けられる。

ＩＣチップ２は前述のようにバンプ７を用いた超音波熱圧着によって凹部の内底面に固着される。水晶片３は引出電極９の延出した一端部両側が開口端面の内周寄りに導電性接着剤１０によって固着される。そして、開口端面の外周には金属膜１４が設けられ、凹状とした金属カバー４の開口端面が図示しない共晶合金１５を用いた熱圧着によって接合される（特許文献２及び３参照）。

そして、ここでは、第１基板１ａの一端側が第２基板１ｂから突出し、表面には積層面を経て水晶片３と電気的に接続した一対の水晶検査端子１２を有する。また、実装基板１の外側面には、前述同様に温度補償データの２個の書込端子１３を有する（特許文献４参照）。

このような構成であれば、水晶検査端子１２を第２基板１ｂから突出した第１基板１ａの表面に形成する。したがって、表面実装発振器をセット基板に搭載した後でも、水晶振動子の振動特性を自在に測定できる。これにより、例えばセット基板に対する半田リフローによる搭載後の振動特性を確認できて信頼性を高める。また、セット基板自体の特性不良時にも振動特性を確認できて、不良の真因を追跡・確認できる。

また、ここでは、共晶合金１５の熱圧着によって凹状とした金属カバー４を実装基板１に接合する。したがって、金属カバー４の厚みｄ2を小さくして金属膜１４との接合面の幅を小さくできる。これにより、密閉容器の内積を大きくできるので、第１基板１ａを第２基板１ｂから突出しても全体的な大型化を避けられる。

ちなみに、平板状の金属カバー４をシーム溶接する従来例の場合、最上位層のセラミックの枠幅ｄ1は製造上の観点等から厚みと同等以上にする必要があることから、例えば0.35ｍｍ程度になる。これに対し、本実施形態での金属カバー４の厚みｄ2は格別の制限はないので例えば0.08ｍｍ程度となる。また、金属カバー４の開口端面にスルーパスを長くするため、フランジを設けたとしても0.1ｍｍ程度であり、従来例に比較し格段に幅を小さくできる。

（第２実施形態）
第２図は本発明の第２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）は平面図、同図（ｃ）は底面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

上記実施形態では実装基板１を凹状として開口端面に水晶片３の一端部両側を固着したが、第２実施形態では実装基板１を平板状とする。すなわち、第２実施形態では、第１基板１ａ上の第２基板を平板状とし、実装端子５を有する外底面とは反対面の内底面を平坦面とする。

但し、第１基板１ａの一端側は第２基板１ｂよりも突出し、第１実施形態と同様、突出した表面上に一対の水晶検査端子１２を有する。また、第１基板１ａの例えば対向する長辺側には各辺の中央部が開放した開口部１６を有して第２基板１ｂの積層面を露出する。そして、第２基板１ｂが露出した積層面に温度補償データの書込端子１３を有する。

第２基板１ｂ上にはＩＣチップ２の回路機能面がバンプ７を用いた超音波熱圧着によって固着する。そして、ＩＣチップ２の一端側に隣接した例えばコ字状のサポータ１７が立設し、引出電極９の延出した水晶片３の一端部両側を保持する。一対のサポータ１７はビアホール及び積層面を経て水晶検査端子１２に電気的に接続する。

このような構成であっても、第２基板１ｂから突出した第１基板１ａの一端側の表面に水晶検査端子１２を有するので、第１実施形態と同様に、表面実装発振器をセット基板に搭載した後でも、水晶振動子の振動特性を独立的に測定できる。そして、金属カバー４を凹状として共晶合金１５による熱圧着とするので、金属カバー４の枠幅を小さくし、全体としての大型化を回避できる。

そして、第２基板１ｂは平板状としてＩＣチップ２の固着される中央領域に開口部を有しないので、例えばセラミックシート（グリーンシート）を積層しての焼成時に開口部による収縮力によって、実装基板１が凹状に湾曲することを防止する。したがって、バンプ７を用いた超音波熱圧着によるＩＣチップ２の固着を容易にできる（特許文献３参照）。

また、第１基板１ａの両長辺に開口部１６を設けて露出した第２基板１ｂの積層面に書込端子１３を設けたので、外側面に設けた場合よりも面積を充分にする。また、面積にもよるが、全周が取り囲まれた穴の場合よりもプローブを当接しやすい。なお、実装基板１を平板状とするので、書込端子１３を外側面に設けても面積が小さくなる。また、第１基板１ａの対向する長辺に開口部を設けても、外周であるとともに第１基板１ａに対する面積が小さいので、収縮時の影響は軽減される。

（他の事項）
上記の第１及び第２実施形態では金属カバー４を凹状として共晶合金１５によって実装基板１に接合したが、例えば第３図に示したように、従来例と同様の平板状の金属カバー４をシーム溶接等によって接合した場合でも、第１基板１ａを突出させて水晶検査端子１２を設けることによって、セット基板に搭載後に振動特性を測定できる主たる効果を得られる。この場合、外側面に書込端子１３を形成する。なお、第３図（ａ）は一部破断の断面図、同図（ｂ）は平面図である。

また、いずれの場合でも、ＩＣチップ２と水晶片３とを実装基板１の一主面側に設けたが、例えば第４図（断面図）に示したように実装基板１の他主面に凹部を設けてＩＣチップ２を収容して一主面側に水晶片３を設けた場合でも、他主面側の積層板を突出させることにより同様に適用できる。この場合、一主面側の凹部を平坦として、前述したように凹状の金属カバーを共晶合金によって接合することできる。

さらには、例えば第５図（断面図）に示したように、水晶片３が容器本体に収容されて金属カバー４によって密閉封入された表面実装水晶振動子１８の底面に、ＩＣチップ２が収容されて実装端子５を有する部品収容体１９を接合した場合でも同様に適用できる。この場合、要するに、外底面に実装端子５を有する実装基板１の積層板のうちのいずれかの一端側が金属カバー４よりも突出し、その表面に水晶検査端子１２を設ければよい。

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）は平面図である。 本発明の第２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）は平面図、同図（ｃ）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図で、同図（ａ）は一部破断の断面図、同図（ｂ）は平面図である。 本発明のさらに他の適用例を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明のさらに他の適用例を説明する表面実装発振器の断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の一部破断の断面図、同図（ｂ）は同平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１ 実装基板（容器本体）、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ 金属カバー、５ 実装端子、６ 回路端子、７ バンプ、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ 金属リング、１２ 水晶検査端子、１３ 書込端子、１４ 金属膜、１５ 共晶合金、１６ 開口部、１７ サポータ、１８ 水晶振動子、１９ 部品収容体。

Claims (2)

1. 少なくとも実装端子を外底面に有して積層板からなる実装基板と、前記外底面とは反対面となる前記実装基板の表面側に設けられて金属カバーによって密閉封入された水晶片と、前記実装基板の表面側に前記水晶片とともに設けられて密閉封入され又は前記外底面側に設けた凹部に前記水晶片とは別個に設けられたＩＣチップとを有する表面実装用の水晶発振器において、前記実装基板の積層板のうちのいずれかは少なくとも一端側が前記カバーよりも突出し、前記積層板のうちの突出した表面には、前記水晶片と電気的に接続した水晶検査端子を有することを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 前記実装基板の最上位層の表面外周には周回する金属膜が設けられ、凹状とした金属カバーの開口端面が共晶合金によって接合した請求項１の表面実装用の水晶発振器。

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