JP2009152701A - 表面実装用の水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】実装強度を高めた表面実装用の水晶デバイスを提供する。
【解決手段】少なくとも水晶片を収容する底壁１と枠壁２とからなる容器本体３を備え、容器本体３の外表面にはセット基板に対する実装端子６を有し、容器本体３の外周に対応した実装端子６の角部を含む外周辺からは容器本体の外側面に半田這い上がり用の外側面電極６ａを有する表面実装用の水晶デバイスにおいて、底壁１は外底面から順に少なくとも一層目１ａと二層目１ｂとを有し、一層目１ａの外底面及び外側面には実装端子６及び外側面電極６ａが設けられ、さらに外側面電極６ａが設けられた実装端子６の外周辺を除く前装端子６の内周辺となる一層目には半田這い上がり用の電極貫通孔６ｂを設けた構成とする。これにより、容器本体３の外側面電極６ａには半田が這い上がり、所謂半田フィレットが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特にセット基板に対する固着強度を高めた水晶デバイスに関する。

（発明の背景）
表面実装用の水晶デバイス例えば水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）は、小型・軽量であることから周波数や時間の基準源として発振回路に取り込まれ、各種の電子機器に内蔵される。近年では、例えば平面外形が2.0×1.6ｍｍと小型化も促進し、これに伴い、セット基板に対する固着強度を高めた表面実装振動子が要求される。

（従来技術の一例）
第５図は一従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂｃ）は底面図である。

表面実装振動子は一般に２端子型と４端子型とがあり、いずれの場合も、例えば積層セラミックからなる底壁１と枠壁２からなる凹状とした矩形状の容器本体３に水晶片４を収容する。そして、容器本体３の内底面には例えば一端部両側に図示しない水晶保持端子を有する。そして、容器本体の開口端面にはカバー５が接合されて水晶片４を密閉封入する。

２端子型の場合は、容器本体３の外底面の両端部中央域に実装端子６を有し「第５図（ｂ）」、内底面の水晶保持端子と電気的に接続する。この場合、カバー５は例えばセラミックとしてガラスや樹脂封止によって容器本体３の開口端面に接合される。なお、第５図の断面図は２端子型の例である。

４端子型の場合は、容器本体３の４角部に実装端子６を有し「第５図（ｃ）」、例えば一組の対角部の実装端子６が水晶保持端子と電気的に接続する。この場合、カバー５は金属として容器本体３の開口端面に設けた図示しない金属リングにシーム溶接等によって接合される。そして、金属カバー５は他組の対角部に設けたアース端子としての実装端子６に電気的に接続する。

そして、いずれの場合でも、容器本体３の両端部の外周に対応した実装端子６の外周辺からは、容器本体３の外側面に設けられた窪み内の外側面電極６ａが延出し、積層面やスルーホールを経て水晶保持端子あるいは金属カバー５と電気的に接続する。外側面電極６ａはセラミックシートにスルーホール加工によって電極貫通孔を設け、複数のセラミックシートを積層した焼成後に分割されて形成される。

水晶片４は、第６図に示したように、両主面に励振電極７ａを有し、例えば一端部両側に引出電極７ｂを延出する。そして、容器本体３の水晶保持端子に引出電極７ｂの延出した水晶片４の外周部を導電性接着剤８によって固着する。

そして、これらの２端子型や４端子型とした表面実装振動子は、第７図に示したように例えばガラスエポキシ材からなるセット基板９の回路端子１０に、例えば鉛フリーを含む半田１１のリフローによって搭載（固着）される。これにより、容器本体３の外側面電極６ａには半田１１が這い上がり、所謂半田フィレットが形成される。半田フィレットは半田１１の溶融を確認できるとともに、回路端子１０（セット基板９）に対する固着強度を高める。
特開２００３−３２０６８号公報 特開２００７−１０４０７５号公報 特許第３６８５６８３号公報（特開2001-308490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振動子では、小型化が進行するほど、容器本体３の底面面積も小さくなって、実装端子６の面積も小さくなることから固着強度が低下して剥離や電気導通の遮断を引き起こす問題があった。特に、４端子型の場合には、４つの実装端子６を４角部に設けるので、２端子型の場合よりも個々の面積は小さくなる。

また、セット基板９への実装後は、例えば第８図の矢印Ａ−Ａ、Ｂ―Ｂ方向に示したように、容器本体（セラミック）３との熱膨張係数差によって４角部に応力が集中する。この場合、４角部のうちの特に強度の弱いいずれか１カ所に応力が集中する。したがって、亀裂（クラック）等を生じて、電気的導通の遮断や剥離を生ずる問題があった。

（発明の目的）
本発明は実装強度を高めた表面実装用の水晶デバイス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、少なくとも水晶片を収容する底壁と枠壁とからなる容器本体を備え、前記容器本体の外表面にはセット基板に対する実装端子を有し、前記容器本体の外周に対応した前記実装端子の角部を含む外周辺からは前記容器本体の外側面に半田這い上がり用の外側面電極を有する表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底壁は前記外底面から順に少なくとも一層目と二層目とを有し、前記一層目の外底面及び外側面には前記実装端子及び外側面電極が設けられ、さらに前記外側面電極が設けられた前記実装端子の外周辺を除く前記実装端子の内周辺となる前記一層目には半田這い上がり用の電極貫通孔を設けた構成とする。

このような構成であれば、外底面の実装端子及び外側面電極に加えて、前記実装端子の内周辺となる一層目にも半田這い上がり用の電極貫通孔を設けたので、セット基板に対する固着強度を高められる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記電極貫通孔の設けられる前記実装端子の内周辺は、前記外側面電極が設けられた実装電極の外周辺に対する対向辺とする。これにより、電極貫通孔と外側面電極とは実装端子の対向辺に設けられて幾何学的にバランスするので、固着強度も安定する。

同請求項３では、請求項１において、前記実装端子は前記容器本体の両端側の二箇所に又は４角部に形成される。これにより、請求項１での容器本体に対する実装端子の位置を明確にする。この場合、特に、実装端子を４角部に設けた場合は、両端側の二カ所に設けた場合に比較し、実装端子の面積も小さくなる。そして、例えば膨張係数差に基づく応力が４角部特にいずれか一カ所に集中した際のクラック等を抑制して、電気的導通を維持する。

第１図は本発明の一実施形態を説明する水晶デバイス例えば表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。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。

表面実装振動子はこの例では２端子型とし、前述したように、底壁１と枠壁２からなる凹状とした矩形状の容器本体（積層セラミック）３の内底面に設けた図示しない水晶保持端子に、励振電極７ａから引出電極７ｂの延出した水晶片４の一端部両側を導電性接着剤８によって固着する。

容器本体３の外底面には前述同様に両端部中央域に実装端子６を有する。そして、容器本体３の両端部の外周に対応した実装電極６の外周辺からの窪み内に外側面電極６ａを有し、積層面を経て内底面の水晶保持端子に電気的に接続する。容器本体４の開口端面には、ガラスや樹脂封止によるカバー５が接合される。

この実施形態では、容器本体３の底壁１は外底面から順に少なくとも一層目１ａ及び二層目１ｂを有する積層構造とする。底壁１の一層目１ａには前述した実装端子６を両端部中央域に有し、実装端子６の外周辺から容器本体３の外側面に延出した外側面電極６ａを有する。外側面電極６ａは例えば一層目１ａと二層目１ｂの外側面に形成され、前述したように半田這い上がり用として半田フィレットを形成する。

そして、外側面電極６ａが設けられた実装端子６の外周辺を除く実装端子６の内周辺（３辺）となる、例えば外周辺との対向辺となる一層目１ａには半田這い上がり用の電極貫通孔６ｂを有する。電極貫通孔６ｂは図示しないセラミックシートに貫通孔を設けて、下地電極としての例えばＷ（タングステン）やＭｏ（モリブテン）が印刷によって貫通孔の内周面に塗布される。

この場合、実装端子６の下地電極（Ｗ、Ｍｏ）等も同時に形成される。そして、各セラミックシートが積層されて容器本体３の複数が一体化したセラミックシートを焼成後、Ｎi（ニッケル）及びＡu（金）が下地電極状にメッキされる。そして、個々の容器本体３に分割されて、容器本体３の開口端面にカバー５がガラスや樹脂封止される。

このようなものでは、表面実装振動子をセット基板９に搭載する際、前述同様に、予めセット基板９に印刷等によって塗付されたクリーム状の半田１１が高熱路で加熱される（所謂半田リフロー）。これにより、第２図に示したように、半田１１が溶融して、容器本体３の実装端子６がセット基板９の回路端子１０に接続する。そして、外側面電極６ａに半田１１が這い上がって半田フィレットを形成する。

さらに、ここでは、容器本体３の実装端子６の内周辺、ここでは外周辺に対する対向辺に設けた一層目１ａの電極貫通孔６ｂにも半田１１が這い上がる。したがって、実装端子６及び外側面電極６ａの半田１１のみならず、内周辺（対向辺）の電極貫通孔６ｂにも半田１１が塗布されるので、半田面積も増加してセット基板９に対する表面実装振動子の固着強度を高められる。

（他の事項）
上記実施形態では表面実装振動子を２端子として説明したが、第３図（ａ）に示したように４端子の場合でも同様に適用できる。この場合でも、各４角部の外側面電極６ａの形成される容器本体３の外周辺に対向した実装端子６の内周辺となる一層目１ａに電極貫通孔６ｂを設ける。これにより、特に４角部のいずれかの実装端子６に応力が集中しても、固着強度を高めるので剥離や電気的導通の遮断を抑制する。

また、電極貫通孔６ｂは外側面電極６ａに対向した内周辺のみならず、例えば第３図（ｂ）に示したように外側面電極６ａの形成される外周辺に隣接して中央寄りの内周辺にも電極貫通孔６ｂを設けてもよい。この場合、さらに固着強度を高められる。

また、実装端子６は外底面の外周端から離間して形成したが、例えば第４図に示したように、外周端に一致させて形成して実装端子の面積を大きくした場合でも同様に適用できる。そして、内周辺の電極貫通孔６ｂを実装端子６の角部を挟んで形成してもよく、要するに外周辺を除く内周辺であれば角部を含んだ内周辺に電極貫通孔を形成できる。

なお、表面実装用の水晶デバイスは表面実装振動子として説明したが、水晶片４と発振回路を形成するＩＣチップを一体的に収容して４端子とした表面実装発振器でも同様に適用できることは勿論である。但し、この場合の実装端子６は、例えば電源、出力、アース、スタンバイ端子となる。

本発明の一実施形態を説明する水晶デバイス例えば表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。 本発明の一実施形態を説明するセット基板に対する表面実装振動子の装着断面図である。 本発明の他の例を説明する図で、同図（ａｂ）ともに表面実装振動子の底面図である。 本発明のさらに他の例を説明する表面実装振動子の底面図である。 従来例を説明する表面実装振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂｃ）は底面図である。 従来例を説明する水晶片の平面図である。 従来例を説明するセット基板に対する表面実装振動子の装着断面図である。 従来例の問題点を説明する表面実装振動子の底面図である。

符号の説明

１ 底壁、２ 枠壁、３ 容器本体、４ 水晶片、５ カバー、６ 実装端子、６ａ
外側面電極、６ｂ 電極貫通孔、７ 励振及び引出電極、８ 導電性接着剤、９ セット基板、１０ 回路端子、１１ 半田。

Claims (3)

1. 少なくとも水晶片を収容する底壁と枠壁とからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面にはセット基板に対する実装端子を有し、前記容器本体の外周に対応した前記実装端子の角部を含む外周辺からは前記容器本体の外側面に半田這い上がり用の外側面電極を有する表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底壁は前記外底面から順に少なくとも一層目と二層目とを有し、前記一層目の外底面及び外側面には前記実装端子及び外側面電極が設けられ、さらに前記外側面電極が設けられた前記実装端子の外周辺を除く前記実装端子の内周辺となる前記一層目には半田這い上がり用の電極貫通孔を設けたことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
2. 請求項１において、前記電極貫通孔の設けられる前記実装端子の内周辺は、前記外側面電極が設けられた実装電極の外周辺に対する対向辺である表面実装用の水晶デバイス。
3. 請求項１において、前記実装端子は前記容器本体の両端側の二箇所に又は４角部に形成された表面実装用の水晶デバイス。