JP2010124165A - 表面実装水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣチップを保護して亀裂等を防止し、発振周波数の変化を抑制して発振を確実に維持した表面実装発振器を提供する。
【解決手段】中央台座１ａの一主面と他主面とに枠壁で囲われた凹部を有する容器本体１と、前記一主面の凹部に水晶片２を収容して開口端面に金属カバー７を接合して密閉封入し、他主面の凹部にＩＣチップ３を収容して開口端面の４角部に実装端子４を有する表面実装水晶発振器において、前記他方の凹部は開口端面を絶縁カバー１０で覆って前記ＩＣチップ３を収容する空間部とし、前記絶縁カバー１０における４角部の一主面及び他主面には電気的に接続した補助端子１１を有し、前記一主面の補助端子１１は前記実装端子４に電気的・機械的に接続した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は容器本体１をＨ状とし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、特に発振周波数の変化及びＩＣチップの破損を防止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、特に携帯電話に代表される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蔵される。このようなものの一つに、容器本体１をＨ状として水晶片とＩＣチップとをそれぞれ別個の凹所内に収容して一体化したものがある。

（従来技術の一例）
第５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）は同外底面図、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り、容器本体１に水晶片２とＩＣチップ３とを収容してなる。容器本体１は中央台座１ａの両主面に枠壁１（ｂｃ）を有し、それぞれ枠壁１（ｂｃ）で囲われた凹部を形成する。他主面の凹部における開口端面の４角部には実装端子４を有する。そして、一主面の凹部に水晶片２を、他主面の凹部にＩＣチップ３を収容してなる。

水晶片２は両主面に励振電極５ａを有し、一端部両側に引出電極５ｂを延出する。そして、引出電極５ｂの延出した水晶片２の一端部両側が導電性接着剤６によって一主面の凹部内底面に固着される。一主面の開口端面には例えば図示しない金属リングが設けられ、シーム溶接によって金属カバー７が接合されて水晶片２を密閉封入する。

ＩＣチップ３は少なくとも発振回路を集積化し、回路機能面の一主面にＩＣ端子（不図示）を有する。そして、バンプ８を用いた超音波熱圧着によって他主面の凹部内底面の図示しない回路端子にＩＣ端子を電気的に接続して固着される（所謂フリップチップボンディング）。

ＩＣ端子中の水晶端子は一主面の凹部の水晶片２と図示しない配線路によって電気的に接続する。また、ＩＣ端子中の電源、出力、アースやスタンバイ端子等の機能端子は他主面の開口端面のこれらに対応した実装端子４に、積層面及びスルーホール加工による端面を経て電気的に接続する。そして、この例では、ＩＣチップ３の保護樹脂９がＩＣチップ３を全体的に覆って塗布される。なお、回路機能面（一主面）のみにアンダーフィルとして注入される場合もある。
特開２００４−２８２６５９号公報 特開２００２−６４３３３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、ＩＣチップ３を全体的に覆う保護樹脂９が大気等の環境状態によって湿気を吸収し、これにより誘電率が変化する。したがって、浮遊容量等の変化によって水晶振動子から見た直列等価容量も変化し、発振周波数が変化する問題があった。

このことから、ＩＣチップ３を覆う保護樹脂９を排除することが考えられた。しかし、この場合には、表面実装発振器を製作する作業工程の移送中、例えばパーツフィーダ内でＩＣチップ３が他の表面実装発振器と接触して亀裂等を生じる。そして、ＩＣチップ３の電気的特性に障害を引き起こし、発振を停止させる等の問題があった。

（発明の目的）
本発明はＩＣチップを保護して亀裂等を防止し、発振周波数の変化を抑制して発振を確実に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、中央台座の一主面と他主面とに枠壁で囲われた凹部を有する容器本体と、前記一主面の凹部に水晶片を収容して開口端面に金属カバーを接合して密閉封入し、他主面の凹部にＩＣチップを収容して開口端面の４角部に実装端子を有する表面実装水晶発振器において、前記他方の凹部は開口端面を絶縁カバーで覆って前記ＩＣチップを収容する空間部とし、前記絶縁カバーにおける４角部の一主面及び他主面には電気的に接続した補助端子を有し、前記一主面の補助端子は前記実装端子に電気的・機械的に接続した構成とする。

このような構成であれば、容器本体の他方の凹部は絶縁カバーで覆われたＩＣチップの空間部とするので、他方の凹部内の湿気等による誘電率の変化を抑制する。したがって、環境状態によっての浮遊容量の変化も小さく、水晶振動子から見た直列等価容量も一定になるので、発振周波数も安定になる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記他主面の補助端子は前記実装端子よりも大きくする。これにより、表面実装発振器の小型化が促進して開口端面の４角部の実装端子が小さくなっても絶縁カバーの補助端子を大きくするので、セット基板に対する接合強度を確保できる。

同請求項３では、請求項１において、前記一主面及び他主面の補助端子は同一大きさとし、前記実装端子よりも大きくする。これにより、請求項２での効果を維持した上で、両主面間で対称となって表裏の方向性がないので、作業性を高められる。

同請求項４では、請求項１において、前記絶縁カバーは前記ＩＣチップに対向するシールド電極が設けられ、前記実装端子中のアース端子に接続する。これにより、セット基板とＩＣチップとを電気的に隔絶するので、例えば浮遊容量の発生を防止して発振周波数を安定に維持できる。

（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。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。

水晶発振器は、前述したように、中央台座１ａの両主面に枠壁によって囲われた凹部を有する容器本体１と、一主面の凹部に収容して密閉封入された水晶片２と、他主面の凹部に収容されたＩＣチップ３とを備え、他方の凹部における開口端面の４角部には実装端子４を有する。

そして、この実施形態では、従来例でのＩＣチップ３の保護樹脂９は排除され、容器本体１の他主面の凹部は開口端面を絶縁カバー１０によって覆われる。これにより、他主面の凹部はフリップチップボンディングによって固着されたＩＣチップ３が収容される単なる空間部とする。

絶縁カバー１０は例えばセラミックとし、４角部の両主面に補助端子１１を有する。補助端子１１は両主面間で電気的に接続し、例えば実装端子４よりも大きく、さらに同一の大きさとする。そして、絶縁カバー１０の一主面の補助端子１１はこれに対応した各実装端子４と鉛フリーを含む半田や共晶合金等によって電気的・機械的に接続する。

このような構成であれば、容器本体１の他方の凹部は絶縁カバー１０で覆われ、従来例の保護樹脂９を排除した単なるＩＣチップ３の空間部とする。したがって、他方の凹部内の環境状態に伴う湿気等による誘電率の変化を抑制する。これにより、これらによる浮遊容量の変化も小さくなって、水晶振動子から見た直列等価容量も一定になるので、発振周波数も安定になる。

（第２実施形態）
第２図は本実施例の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

第２実施形態では、容器本体１の他方の凹部を覆って接合される絶縁カバー１０はＩＣチップ３と対向する一主面にシールド電極１２としての金属膜を有する。ここでは、絶縁カバー１０は二層構造として積層面にシールド電極１２を形成する。そして、ＩＣチップ３を全面的に覆って実装端子４中のアース端子と電気的に接続する。

このようにすれば、例えば表面実装発振器の搭載されるセット基板の配線パターンとＩＣチップ３とを電気的に隔絶するので、浮遊容量による周波数変化を防止できる。勿論、第１実施形態と同様に、ＩＣチップ３の亀裂を防止して発振を良好に維持する。なお、ＩＣチップ３を概ね覆うスペースが充分な場合は、絶縁カバー１０を単板として内面にシールド電極１２を形成してもよい。

（他の事項）
上記実施形態では容器本体１における他方の凹部の開口端面は平坦状としたが、例えば第３図に示したように段差を設けて絶縁カバー１０の外周を接合してもよい。この場合、他主面の凹部の開口端面に対する絶縁カバー１０の位置決めを容易にする。この場合でも、他方の凹部の段部には実装端子４を有し、絶縁カバー１０の補助端子１１と電気的・機械的に接続する。

また、他方の凹部を覆って接合される絶縁カバー１０には例えば十字状の切り込みを設けてもよい（第４図）。この場合、例えばセット基板をガラスエポキシ材等とした場合に生ずる熱膨張係数差による歪みを吸収して、セット基板へ接合する半田のクラックを防止する。また、ＩＣチップ３の動作による熱が切り込みによって外部に放出されて水晶片２への伝熱を抑制し、周波数温度特性を良好に維持する。

本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 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。 本発明のさらに他の実施形態を説明する水晶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断面図、同図（ｂ）は同外底面図、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 水晶片、３ ＩＣチップ、４ 実装端子、５ 励振及び引出電極、６ 導電性接着剤、７ 金属カバー、８ バンプ、９ 保護樹脂、１０ 絶縁カバー、１１ 補助端子、１２ シールド電極、１３ 切り欠き。

Claims (4)

1. 中央台座の一主面と他主面とに枠壁で囲われた凹部を有する容器本体と、前記一主面の凹部に水晶片を収容して開口端面に金属カバーを接合して密閉封入し、他主面の凹部にＩＣチップを収容して開口端面の４角部に実装端子を有する表面実装水晶発振器において、前記他方の凹部は開口端面を絶縁カバーで覆って前記ＩＣチップを収容する空間部とし、前記絶縁カバーにおける４角部の一主面及び他主面には電気的に接続した補助端子を有し、前記一主面の補助端子は前記実装端子に電気的・機械的に接続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、前記他主面の補助端子は前記実装端子よりも大きくした表面実装水晶発振器。
3. 請求項１において、前記一主面及び他主面の補助端子は同一大きさとし、前記実装端子よりも大きくした表面実装水晶発振器
4. 請求項１において、前記絶縁カバーには前記ＩＣチップに対向するシールド電極が設けられ、前記実装端子中のアース端子に接続した表面実装水晶発振器。