JP2009065334A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化をさらに促進した表面実装発振器を提供する。
【解決手段】発振回路を集積化して一主面にＩＣ端子を有するＩＣチップ２と水晶片３とを有し、前記ＩＣ端子は前記水晶片３と電気的に接続するＩＣ水晶端子５（ｘｙ）と、電源端子、出力端子及びアース端子を少なくとも含むＩＣ外部端子５ｚとからなる表面実装用の水晶発振器において、前記ＩＣチップ２の一主面の外周には共晶合金によって金属枠１３が接合され、前記ＩＣチップ２の一主面の前記ＩＣ外部端子５ｚは貫通電極６によって他主面に導出して前記他主面に設けられた表面実装用の実装端子８ｚと接続し、前記水晶片３は前記ＩＣ水晶端子５（ｘｙ）と電気的に接続し、前記金属枠１３の開口端面には金属カバー４が設けられて前記水晶片３を密閉封入した構成とする。
【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チップ２と水晶片３とを一体化して小型化をさらに促進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、例えば携帯電話に代表される携帯型の電子機器に内蔵される。近年では、ますますの小型化が進行し、このようなものの一つに、ＩＣチップ２と水晶片３とを一体的して密閉封入したものがある。

（従来技術の一例）
第３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断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。

表面実装発振器はセラミックからなる凹状とした容器本体１に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。ＩＣチップ２は発振回路を構成する各素子を集積化し（但し、水晶振動子は除く）、回路機能面となる一主面にＩＣ端子５を有する。この例では、ＩＣチップ２は水晶振動子に基づく周波数温度特性を補償して温度変化に対する周波数安定度を高める温度補償機構をも集積化し、水晶発振器を温度補償型とする。

ＩＣ端子５は水晶片３と電気的に接続するＩＣ水晶端子５（ｘｙ）を有し、さらに電源、出力及びアース端子を少なくとも含むＩＣ外部端子５ｚを有する。ここでは、ＩＣ外部端子５ｚは自動周波数制御（ＡＦＣ）用のＡＦＣ端子をも有する。さらには温度補償機構に対する温度補償データの図示しないＩＣ外部端子５ｚとしての書込端子５ｚ1を有する。但し、書込端子５ｚ1が他のＩＣ外部端子５ｚと兼用される場合は、専用の書込端子５ｚ1は形成されない。

ＩＣ外部端子５ｚはＩＣチップ２の他主面に貫通電極６によって導出される。両主面のＩＣ外部端子５ｚはいずれも４角状の電極パッドからなる。そして、ＩＣチップ２における他主面のＩＣ外部端子５ｚはバンプ７を用いた超音波熱圧着等による所謂フリップチップボンディングによって、容器本体１の内底面の図示しない回路端子に電気的に接続して固着される。内底面の回路端子は例えば容器本体１の積層面を経て、表面実装用の実装端子８と電気的に接続する。

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。引出電極９ｂは互いに反対面に折り返して形成される。そして、引出電極９ｂの延出した一端部両側が例えば導電性接着剤１０によって、ＩＣチップ２の一端側に設けられたＩＣ水晶端子５（ｘｙ）に電気的に接続して固着される。

金属カバー４はシーム溶接や熱圧着によって、容器本体１の開口端面に接合される。シーム溶接の場合は、容器本体１の開口端面に図示しない金属リングを設けて接合される。熱圧着の場合はＡｕＳｎ等の共晶合金を用いて接合される。これらの場合、容器本体１の開口端面には金属膜１１が設けられる。

金属膜１１は容器本体１の枠壁に設けた図示しないスルーホール等によって実装端子８中のアース端子に電気的に接続し、これにより金属カバー４をアース接地する。そして、容器本体１の底壁には例えば底壁を多層として積層面にシールド電極１２を設け、これらにより、両主面からのシールド構造とする。
特開２００５−３１１７６９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、一体化したＩＣチップ２と水晶片３とを積層セラミックからなる容器本体１内に収容するので、実際の機能とは直接には関与しない容器本体１の高さ及び平面外形で大きさが決定される。したがって、ＩＣチップ２と水晶片３とを収容可能な容器本体１の大きさ未満には、表面実装発振器の平面外形と高さ寸法を小さくできない問題があった。

（発明の目的）
本発明は小型化をさらに促進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、発振回路を集積化して一主面にＩＣ端子を有するＩＣチップと水晶片とを有し、前記ＩＣ端子は前記水晶片と電気的に接続するＩＣ水晶端子と、電源端子、出力端子及びアース端子を少なくとも含むＩＣ外部端子とからなる表面実装用の水晶発振器において、前記ＩＣチップの一主面の外周には共晶合金によって枠部が接合され、前記ＩＣチップの一主面の前記ＩＣ外部端子は貫通電極によって他主面に導出して前記他主面に設けられた表面実装用の実装端子と接続し、前記水晶片は前記ＩＣ水晶端子と電気的に接続し、前記枠部の開口端面にはカバーが設けられて前記水晶片を密閉封入した構成とする。

このような構成であれば、従来例の例えば凹状とした容器本体を排除するので、ＩＣチップの大きさが平面外形となる。また、ＩＣチップを従来例の底壁とするので、従来例の底壁の厚み分、高さ寸法を小さくできる。したがって、表面実装発振器のさらなる小型化を促進できる。

また、容器本体を排除してＩＣチップを底壁とするので、ＩＣチップが表面実装発振器の平面外形となる。したがって、表面実装発振器の平面外形を従来例と同一とすると、本発明ではＩＣチップの大きさを従来よりも大きくできる。したがって、例えば温度補償機構をも集積化して、即ち多くの素子を集積化して高機能化とする場合は、従来例よりもＩＣチップを大きくできて有利になる。

（実施態様）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記ＩＣチップは温度補償機構をも集積化して温度補償型とする。これにより、前述したようにＩＣチップを大きくできるので、その分有利となる。

同請求項３では、前記カバー及び前記枠は金属とする。これにより、ＩＣチップの他主面をアース電位としてセット基板に実装することによって、両主面のみならず外周側面をシールドして全方位からのシールド構造にできる。

同請求項４では、請求項３において、前記カバーと前記枠とは一枚の金属板を凹状に加工した金属カバーからなる。これにより、金属カバーは例えばプレス等によって形成できて、枠幅を狭くできて内積を大きくできる。したがって、水晶片の板面面積を大きくできて設計を容易にする。

同請求項５では、請求項１において、前記ＩＣチップの一主面は回路機能面とする。これにより、ＩＣチップの回路機能面は外周には露出することなく内周となるので、例えば保護樹脂等を要することなく回路機能面を保護できる。

第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、同図（ｃ）は同底面図である。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。

表面実装発振器は前述したように一体化したＩＣチップ２と水晶片３とを有する。すなわち、ＩＣチップ２は前述同様に発振回路を構成する各素子を集積化し、回路機能面となる一主面にＩＣ端子５を有する。ＩＣチップ２はここでも水晶発振器を温度補償型とする温度補償機構をも集積化する。

ＩＣ端子５は前述同様にＩＣ水晶端子５（ｘｙ）を、さらに電源、出力、アース及びＡＦＣ端子からなるＩＣ外部端子５ｚを有する。ここでも、温度補償機構に対する温度補償データの書込端子５ｚ1を有し、他のＩＣ外部端子５ｚと兼用される場合は専用の書込端子５ｚ1は有しない。

ＩＣ外部端子５ｚはＩＣチップ２の他主面に貫通電極６によって導出され、電源、出力、アース及びＡＦＣ端子に対応して４角部に設けられた実装端子８ｚに接続する。また、ＩＣ外部端子５中の書込端子５ｚ1に対応した書込外部端子８ｚ1に同様の貫通電極６によって接続する。

実装端子８ｚ中のアース端子８ｚ（Ｇ）は、ＩＣチップ２の中央領域に延出して他主面に全面的に形成される。水晶片３は引出電極９ｂの延出した一端部両側が例えば導電性接着剤１０によって、ＩＣチップ２の一端側のＩＣ水晶端子５（ｘｙ）に電気的に接続して固着される。

そして、ここでは、ＩＣチップ２の一主面の外周には金属膜１１が設けられる。金属膜１１はＩＣ外部端子５ｚ中のアース端子に電気的に接続する。あるいは、貫通電極６によって実装端子８中のアース端子に電気的に接続する。そして、図示しないＡuＳｎ等の共晶合金によって、筒状の金属枠１３の一端面側が金属膜１１に接合される。

これらの場合、予め、金属枠１３をＩＣチップ２の一主面に固着した後、水晶片３の一端部両側をＩＣ水晶端子５（ｘｙ）に接続しても、水晶片３の一端部両側をＩＣ水晶端子５（ｘｙ）に接続した後、金属枠１３をＩＣチップ２に固着してもよい。最後に、金属カバー４をシーム溶接や熱圧着によって金属枠１３の他端面側である開口端面に接合して水晶片３を密閉封する。

このような構成であれば、容器本体１の底壁としてＩＣチップ２を適用する。したがって、ＩＣチップ２の平面外形が表面実装発振器の平面外形となるので、ＩＣチップ２を従来の容器本体１内に収容する場合に比較し、平面外形を小さくできる。そして、ここでは、ＩＣチップ２が従来での容器本体１の底壁を兼用するので、従来よりも容器本体１の底壁の厚み分、高さ寸法を小さくできる。

また、ＩＣチップ２を従来での容器本体１の底壁とするので、表面実装発振器の平面外形を従来と同一の大きさとした場合、ＩＣチップ２の平面外形を大きくできる。したがって、多くの素子を集積化して例えば温度補償機構をも集積化して高機能化する場合に有利となる。

さらに、ここでは、ＩＣチップ２の実装端子８ｚとしてのアース端子８ｚ（Ｇ）は他主面に全面的に形成する。したがって、セット基板に対して、例えばクリーム半田等によって、ＩＣチップ２の他主面をアース電位面として固着できる。そして、ここでは、金属カバー４及び金属枠１３とするので、全方位からのシールド構造として、特にＥＭＩ（電磁波障害）等への対策を充分にする。

さらに、金属枠１３の固着されるＩＣチップ２の一主面は回路機能面とする。したがって、ＩＣチップ２の回路機能面を外周に露出することなく内周になるので、例えば保護樹脂を要することなく回路機能面を保護できる。

（他の事項）
上記実施形態では金属枠１３に平板状の金属カバー４を接合したが、例えば第２図に示したように、プレス等によって平板金属材から凹状に加工した金属カバー４Ａを接合してもよい。この場合、金属カバー４の枠幅を狭くできるので内積を大きくできてさらに有利となる。

また、ＩＣチップ２上には金属枠１３を設けたが、例えばセラミック枠として一端面側に金属膜１１を設けて共晶合金によって接合する。そして、シーム溶接や熱圧着によって金属枠１３の開口端面に属カバーを接合してもよい。金属カバー４はセラミック枠に設けたスルーホール等によってアース端子と電気的に接続する。この場合、全方位からのシールド構造とはならないが、前述した小型化は同様に促進できる。

また、実装端子８ｚとしてのアース端子８ｚ（Ｇ）はＩＣチップ２の他主面に全面的に形成したが、アース端子８ｚは角部のみとして例えば導電性接着剤１０によってＩＣチップ２の中央領域をセット基板のアース端子に接続してもよい。この場合でも、金属カバー４及び金属枠１３とすれば、全方位からのシールド構造にできる。

本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、同図（ｃ）は同底面図である。 」 本発明の他の実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図、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 金属カバー、５（ｘｙ） ＩＣ水晶端子、５ｚ ＩＣ外部端子、６ 貫通電極、７ バンプ、８ 実装端子、９ 電極、１０ 導電性接着剤、１１ 金属膜、１２ シールド電極、１３ 金属枠。

Claims (5)

1. 発振回路を集積化して一主面にＩＣ端子を有するＩＣチップと水晶片とを有し、前記ＩＣ端子は前記水晶片と電気的に接続するＩＣ水晶端子と、電源端子、出力端子及びアース端子を少なくとも含むＩＣ外部端子とからなる表面実装用の水晶発振器において、前記ＩＣチップの一主面の外周には共晶合金によって枠部が接合され、前記ＩＣチップの一主面の前記ＩＣ外部端子は貫通電極によって他主面に導出して前記他主面に設けられた表面実装用の実装端子と接続し、前記水晶片は前記ＩＣ水晶端子と電気的に接続し、前記枠部の開口端面にはカバーが設けられて前記水晶片を密閉封入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ＩＣチップは温度補償機構をも集積化して温度補償型とした表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記カバー及び前記枠は金属とした表面実装用の水晶発振器。
4. 請求項３において、前記カバーと前記枠とは一枚の金属板を凹状に加工した金属カバーからなる表面実装用の水晶発振器。
5. 請求項１において、前記ＩＣチップの一主面は回路機能面である表面実装用の水晶発振器。