JP2009027469A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣチップをＩＣ収容体としての凹部内に高精度に位置決めし、生産性を高めた表面実装発振器の提供。
【解決手段】４角部にＩＣ端子を有し発振回路を集積化したＩＣチップと、ＩＣ端子がバンプを用いて固着される回路端子４（ａ〜ｆ）をＩＣ端子に対応した内底面４隅部に有し、回路端子と電気的接続の外部端子６（ａ〜ｄ）を開口端面の４角部に有する凹状のＩＣ収容体と、ＩＣチップと電気的に接続しＩＣチップと一体的に収容される水晶片とを備えた表面実装用の水晶発振器において、３角部の外部端子６（ａ〜ｃ）は３角部の長辺及び短辺にまたがるとともに内底面との境界となる開口端面の内周端に接して形成され、３隅部における開口端面の長辺と短辺とが交差する交差部と外部端子６（ａ〜ｃ）との間の内底面を露出し、３隅部の交差部における内底面に対する境界を、内底面と外部端子６（ａ〜ｄ）との色の違いにて明瞭とした構成とする。
【選択図】図１

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収容体とした凹部の内底面に高精度にＩＣチップを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、例えば携帯電話で代表される携帯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。このようなものの一つに、発振回路を集積化したＩＣチップを両主面に凹部を有する容器本体のＩＣ収容体としての一方の凹部に収容した断面Ｈ構造型や、ＩＣチップを収容した凹状の実装基板を表面実装振動子の底面に接合した接合型がある。

（従来技術の一例）
第２図は一従来例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）は一方の凹部（ＩＣ収容体）の平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装発振器は例えば前述したＨ構造型とし、両主面に凹部を有する容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容してなる。容器本体１は両主面に凹部を形成する中央域の底板１ａと上下域（両主面側）の枠壁１（ｂｃ）とを有する積層セラミックからなり、ＩＣ収容体としての一方の凹部にＩＣチップ２を、他方の凹部に水晶片３を収容する。これらは下地電極を含むセラミックシートを積層して一体的に焼成した後、個々の容器本体１に分割される。

容器本体１における一方の凹部（ＩＣ収容体）の内底面には長辺方向に沿う両側であって、４隅部とその間の中央領域に３個ずつの計６個の回路端子４（ａ〜ｆ）を有する。４角部の回路端子４（ａ〜ｄ）は例えば電源、出力、アース及びＡＦＣ端子とし、中央領域の回路端子４（ｃｄ）は水晶端子とする。そして、４隅部の回路端子４（ａ〜ｄ）のうちの３個の回路端子４（ａｂｃ）は同形状として、残りの１個の回路端子４ｄはこれから延出する配線路５を含めて異なる形状とする。

容器本体１における一方の凹部の開口端面の４角部にはセット基板に固着される実装端子としての外部端子６（ａ〜ｄ）を有する。各外部端子６（ａ〜ｄ）は内底面との境界となる短辺の内周に接して形成される。これらは、例えば平板としたグリーンシートに大きめの外部端子を形成した後、凹部となる開口部をくり貫くことによって形成される。外部端子６（ａ〜ｄ）のうちの１個（６ａ）は他の３個とは異なり、実装時の位置決めとなる延長部を長辺方向に有する。

そして、各外部端子６（ａ〜ｄ）は内底面の４隅部の回路端子４（ａ〜ｄ）にそれぞれ対応して形成される。そして、回路端子４から延出した積層面及びスルーホール加工による端面を経ての配線路５によって電気的に接続する。この場合、配線路５は長辺と短辺の交差する内底面における角隅部の交差部を経て積層面に延出する。回路端子４（ａ〜ｄ）及び外部端子６（ａ〜ｄ）は積層したグリーンシートの焼成後に金メッキを施される。

また、開口端面の長辺方向の外部端子６間における中央領域の内周には樹脂注入用の円弧状の切欠部７が設けられる。切欠部７はＩＣチップ２の外周と凹部の内周との間隙を含めて図示しないノズルの先端が挿入できる大きさとする。

ＩＣチップ２は内底面の回路端子４（ａ〜ｄ）に対応して、回路機能面の４角部及び中央領域に図示しないＩＣ端子を有する。そして、各ＩＣ端子上に接合したバンプ８を用いての超音波熱圧着によって回路端子４に固着される（所謂フリップチップボンディング）。この場合、容器本体１の例えば点線枠で示す少なくとも３個の回路端子４（ａｂｃ）の位置を画像認識し、ＩＣチップ２のＩＣ端子をこれに合わせて位置決めされる。このとき、回路端子４のうちの形状の異なる１個（４ｄ）が位置決めの基準となり、１８０度の回転ずれを防止する。

水晶片３は両主面に励振電極９ａを有し、一端部両側に引出電極９ｂを延出する。そして、他方の凹部の内底面の図示しない水晶保持端子に導電性接着剤１０によって固着される。水晶保持端子は図示しないビアホール等の配線路５によって水晶端子となる回路端子４（ｅｆ）に電気的に接続する。そして、他方の開口端面に設けられた図示しない金属リングに金属カバー１１がシーム溶接され、水晶片３を密閉封入する。

通常では、水晶片３を他方の凹部に収容して密閉封入した後、ＩＣチップ２を一方の凹部に収容する。そして、容器本体１の開口端面に設けた樹脂注入用の一方のあるいは両方の切欠部７内にノズルの先端を挿入してアンダーフィルとしての保護樹脂１２を注入し、ＩＣチップ２の回路機能面を保護する。
特許第３４５１０１８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、中央域の底壁１ａ及び上下域の枠壁１（ｂｃ）となる各セラミックシートの積層時に例えば50μｍ以内のズレを生じる。このため、容器本体１内における各回路端子４（ａ〜ｄ）の位置も全体的に同方向にズレを生じる。そして、これらの回路端子４（ａ〜ｄ）の位置を画像認識してＩＣチップ２を搭載する。

したがって、ＩＣチップ２を収容する一方の凹部の内周とＩＣチップ２の外周との間隙が不揃いになり、間隙が狭くなる部分が生じる。このため、ＩＣチップ２を例えば真空吸着して凹部内に位置決めして収容する場合、ＩＣチップ２が開口端面に衝突して破損を生じたり、傾斜させたまま収容されたりする。したがって、生産性を低下させる問題があった。

さらには、凹部の内周とＩＣチップ２の外周との間隙が狭くなったまま、ＩＣチップ２が凹部内に収容されても、樹脂注入用の切欠部７内にノズルを挿入できず、保護樹脂１２の注入を困難にする。また、ノズルを挿入できても、あるいは切欠部７がなかったとしても、間隙が狭くなるほど保護樹脂１２の回りこみが悪くなるため、いずれにしても保護樹脂１２の注入を困難にする。これらは容器本体１の平面外形が例えば2.0×1.6ｍｍ程度に小さくなるほど問題が大きくなる。そして、さらに生産性を悪化させる。

このことから、一方の凹部の内周の３隅部特に長辺と短辺の交差する交差部を中心とした開口端面の３角部を画像認識して、これに対応したＩＣチップ２の３角部とが一定の間隙となるように位置決めすることが想定された。但し、回路端子４（ａ〜ｄ）の位置は画像認識しないので、積層時に前述したズレがあった場合は、回路端子４（ａ〜ｄ）とＩＣ端子との間にズレを生ずる。したがって、このズレ分を見込んで回路端子４を予め大きくする。

しかし、この場合には、回路端子４からの配線路５が内底面における３隅部の交差部に延出するので、交差部における短辺の内周に接した外部端子６（ａｂｃ）と同色（金色）になる。したがって、交差部における開口端面の内周と内底面との境界が不明瞭になって画像認識が困難になる問題があった。

（発明の目的）
本発明はＩＣチップをＩＣ収容体としての凹部内に高精度に位置決めして生産性を高め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、少なくとも４角部にＩＣ端子を有して発振回路を集積化したＩＣチップと、前記ＩＣ端子がバンプを用いて固着される回路端子を前記ＩＣ端子に対応した内底面の４隅部に有し、前記回路端子と電気的に接続した外部端子を開口端面の４角部に有する凹状としたＩＣ収容体と、前記ＩＣチップと電気的に接続して前記ＩＣチップと一体的に収容された水晶片とを備えた表面実装用の水晶発振器において、 前記外部端子のうちの少なくとも３角部の外部端子は前記３角部の長辺及び短辺にまたがるとともに前記内底面との境界となる前記開口端面の内周端に接して形成され、前記３隅部における開口端面の長辺と短辺とが交差する交差部と前記外部端子との間の内底面を露出し、前記３隅部の交差部における前記内底面に対する境界を前記内底面と前記外部端子との色の違いによって明瞭にした構成とする。

このような構成であれば、ＩＣチップの収容される凹部の３隅部における開口端面の外部端子の形成された交差部と、交差部の内底面との色が異なる。したがって、画像認識した際、３隅部の交差部における開口端面の内底面に対する境界を明確に認識できる。これにより、ＩＣチップの外周を凹部の内周に対して一定の間隙に位置決めでき、ＩＣチップの破損等を防止して生産性を高める。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記凹状としたＩＣ収容体の内周と前記ＩＣチップの外周との間に前記ＩＣチップの保護樹脂が注入される。この場合、ＩＣチップは高精度に位置決されて凹部内に収容されるので、保護樹脂の注入を確実にする。

同請求項３では、請求項１において、前記外部端子間となる前記開口端面の内周には前記ＩＣチップの保護樹脂が注入される切欠部を有する。これにより、樹脂の注入を切欠部からなし得るので、さらに確実にする。

同請求項４では、請求項１において、前記４隅部のうちの３隅部の回路端子と、残り１隅部の回路端子とは形状が異なる。これにより、位置決めに際しての基準ができて、１８０度回転した配置を防止する。

同請求項５では、請求項１において、前記４隅部の回路端子は前記４角部との外部端子とはそれぞれが電気的に対応して接続する。これにより、配線路を直線的にして外部端子と接続でき、配線パターン間の不要な浮遊容量を小さくできる。

同請求項６では、請求項１において、前記ＩＣ端子は６端子とし、前記６端子のうちの２端子を前記水晶片と電気的に接続する水晶端子として前記ＩＣチップの４角部の間となる中央領域に位置する。これにより、４角部の外部端子を内底面の４隅部の回路端子に対応させられる。

同請求項７では、請求項１において、前記ＩＣ収容体は両主面に凹部を有する容器本体の一方の凹部であって、前記水晶片は前記凹部のうちの他方の凹部に収容されて密閉される。これにより、容器本体（表面実装発振器）をＨ構造型とし、ＩＣ収容体の構成を明確にする。

同請求項８では、請求項１において、前記ＩＣ収容体は開口端面及び閉塞面に外部端子を有する凹状とした実装基板とし、前記水晶片３が密閉封入された表面実装振動子の底面に接合される。これにより、表面実装発振器を接合型として、ＩＣ収容体の構成を明確にする。

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（Ｈ構造型）における一方の凹部（ＩＣ収容体）の図である。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したようにＨ構造型とし、容器本体１における回路端子４及び外部端子６及びを有するＩＣ収容体としての一方の凹部にＩＣチップ２を収容してアンダーフィルとしての保護樹脂１２を設ける。保護樹脂１２は対向する長辺の外部端子６間となる中央領域に設けた切欠部７からノズルを用いて注入される。そして、他方の凹部の内底面に引出電極１０の延出した水晶片３の一端部両側を固着して金属カバーを接合して密閉封入する（前第２図参照）。

ここでの容器本体１における一方の凹部（ＩＣ収容体）の開口端面に設ける４角部の外部端子６（ａ〜ｄ）は、長辺と短辺の交差する交差部の両辺にまたがって、長辺と短辺のいずれの内周にも接して形成される。これらは前述したように、平板状としたグリーンシートの状態で大きめに形成された後、開口部をくり貫くことによって外部端子６が内周に接する。

また、一方の凹部の内底面に形成される長辺方向の両側に沿って３個ずつの回路端子４（ａ〜ｆ）は従来の場合よりも大きくする。そして、４隅部の回路端子４（ａ〜ｄ）は短辺の中央寄りから配線路５が延出して積層面及び角部のスルーホール加工による端面経て電極を外部端子６（ａ〜ｄ）に接続する。

これにより、開口端面の４角部の長辺と短辺の交差する交差部との間の内底面を露出し、セラミック自体の茶色とする。４隅部の回路端子４（ａ〜ｄ）のうちの１個の回路端子４ｄはこれ以外の３個の回路端子４（ａｂｃ）とは異なる矩形状とし、位置決の基準として１８０度の回転配置を防止する。これらの回路端子４（ａ〜ｆ）及び外部端子６は金メッキされて金色とする。

このような構成であれば、前述した特に長辺と短辺の交差する交差部を中心とした開口端面の点線枠で示す３角部を画像認識する際、外部端子６（ａｂｃ）が内底面との境界にまで接して形成され、表面を金色とする。そして、交差部における内底面をセラミック自体の茶色とする。したがって、３角部での交差部における開口端面と内底面との境界を確実に画像認識できる。

これにより、ＩＣチップ２の外周と凹部の内周との間隙を一定にして、ＩＣチップ２を開口端面に衝突させて破損させることなく、凹部の内底面上に高精度に配置できる。したがって、間隙を含めた樹脂注入用の切欠部７の大きさを確保でき、保護樹脂１２を確実に注入できる。

そして、ここでは回路端子４の大きさを予め大きくしてあるので、積層時のズレがあってもＩＣ端子のバンプ８を回路端子４上に固着できる。これらにより、本実施形態では表面実装発振器を製造するに際しての生産性を高められる。

（他の事項）
上記実施形態では表面実装発振器をＨ構造型として説明したが、表面実装振動子の底面にＩＣチップ２を収容した凹部を有する図示しない実装基板を接合する場合でも同様に適用できる。この場合、実装基板は開口端面の４角部及び閉塞面の４角部に外部端子６が形成される。

そして、実装基板の開口端面側を表面実装振動子の底面に接合する場合は、開口端面側の外部端子６が接合端子となり、閉塞面側の外部端子６が実装端子となる。また、閉塞面側を表面実装振動子の底面に接合する場合はこれとは逆となる。

本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器における一方の凹部（ＩＣ収容体）の図である。 一従来例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）は一方の凹部（ＩＣ収容体）の平面図、同図（ｃ）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 回路端子、５ 配線路、６ 外部端子、７ 切欠部、８ バンプ、９ 電極、１０ 導電性接着剤、１１ 金属カバー。

Claims (8)

1. 少なくとも４角部にＩＣ端子を有して発振回路を集積化したＩＣチップと、
   前記ＩＣ端子がバンプを用いて固着される回路端子を前記ＩＣ端子に対応した内底面の４隅部に有し、前記回路端子と電気的に接続した外部端子を開口端面の４角部に有する凹状としたＩＣ収容体と、
   前記ＩＣチップと電気的に接続して前記ＩＣチップと一体的に収容された水晶片とを備えた表面実装用の水晶発振器において、
   前記外部端子のうちの少なくとも３角部の外部端子は前記３角部の長辺及び短辺にまたがるとともに前記内底面との境界となる前記開口端面の内周端に接して形成され、
   前記３隅部における開口端面の長辺と短辺とが交差する交差部と前記外部端子との間の内底面を露出し、
   前記３隅部の交差部における前記内底面に対する境界を前記内底面と前記外部端子との色の違いによって明瞭にしたことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記凹状としたＩＣ収容体の内周と前記ＩＣチップの外周との間に前記ＩＣチップの保護樹脂が注入された表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記外部端子間となる前記開口端面の内周には前記ＩＣチップの保護樹脂が注入される切欠部を有する表面実装用の水晶発振器。
4. 請求項１において、前記４隅部のうちの３隅部の回路端子と、残り１隅部の回路端子とは形状が異なる表面実装用の水晶発振器。
5. 請求項１において、前記４隅部の回路端子は前記４角部との外部端子とはそれぞれが電気的に対応して接続した表面実装用の水晶発振器。
6. 請求項１において、前記ＩＣ端子は６端子とし、前記６端子のうちの２端子を前記水晶片と電気的に接続する水晶端子として前記ＩＣチップの４角部の間となる中央領域に位置した表面実装用の水晶発振器。
7. 請求項１において、前記ＩＣ収容体は両主面に凹部を有する容器本体の一方の凹部であって、前記水晶片は前記凹部のうちの他方の凹部に収容されて密閉された表面実装用の水晶発振器。
8. 請求項１において、前記ＩＣ収容体は開口端面及び閉塞面に外部端子を有する凹状とした実装基板とし、前記水晶片が密閉封入された表面実装振動子の底面に接合された表面実装用の水晶発振器。