JP2010153966A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣチップの平面外形を大きくできる表面実装用の水晶発振器を提供する。
【解決手段】底壁１ａと枠壁とを有する積層セラミックからなり、外底面に実装端子９を有する凹状とした容器本体１の内底面に水晶片２の引出電極の延出した外周部を固着し、前記容器本体１の開口端面に金属カバー４を接合して前記水晶片２を密閉封入し、前記容器本体１にＩＣチップ３を一体化した表面実装用の水晶発振器において、前記金属カバー４の外側となる前記容器本体１の開口端面の外周領域に複数の回路端子８を有し、前記ＩＣチップ３のＩＣ端子を前記複数の回路端子８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チップの外形を大きくできる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、携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として適用される。近年では、平面外形のさらなる小型化（例えば２．０×１．６mm）から、特にＩＣチップも小さいものが要求され、例えば温度補償機構を含めて多機能化したＩＣチップの設計を困難にする。

(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）は水晶片の平面図、同図（ｃ）はＩＣチップ３の一主面の図である。

表面実装発振器は平面視矩形状とした容器本体１に水晶片２とＩＣチップ３とを収容し、金属カバー４を例えばシ−ム溶接によって接合して密閉封入する。容器本体１は積層セラミックからなり、底壁１ａと上下枠壁１（ｂｃ）とを有して内壁段部が形成された凹状とする。

容器本体１の開口端面（枠壁上面）には金属膜５を有して、シーム溶接用の金属リング６がロウ付けされる。また、容器本体１の内壁段部には水晶保持端子７を、内底面には回路端子８を、外底面に実装端子９を有する。水晶保持端子７は回路端子８中の水晶端子に、外底面の実装端子９はこれに対応した回路端子８に電気的に接続する。

水晶片２は両主面に励振電極１０ａを有し、外周部となる例えば一端部両側に引出電極１０ｂを延出する。引出電極１０ｂは例えば反対面に折返して形成される。そして、引出電極１０ｂの延出した水晶片２の一端部両側は内壁段部の水晶保持端子７に導電性接着剤１１等によって固着し、電気的・機械的に接続する。ここでは、水晶片２の他端部は容器本体１の内底面と金属カバー４との中間に位置させて、外部衝撃時のこれらに対する衝突を避けるようにしている。

ＩＣチップ３は回路機能面となる一主面にＩＣ端子１２を有する。ＩＣ端子１２は回路端子８に対応して一対の水晶端子、電源、出力、アース及び例えばＡＦＣの計６端子とし、３個ずつが対向する短辺に設けられる。そして、ＩＣチップ３は、バンプ１３を用いた超音波熱圧着（所謂フリップチップボンディング）によってＩＣ端子１２が回路端子８に固着し、電気的・機械的に接続する。
特開２００７−２７４７２９号公報 特願２００７−３２１１２８

（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を容器本体１内に収容するので、必然的に容器本体１よりも外形は小さくなる。特に、この場合は、水晶片２の一端部両側を固着する下枠壁１ａを設けるので、ＩＣチップ３はさらに小さくなる。したがって、発振回路のみならず温度補償機構をも集積化した場合は、配線も複雑になってＩＣチップ３の設計を困難にする問題があった。

なお、両主面に凹部を有する図示しない容器本体の一主面の凹部に水晶片を密閉封人し、他主面の凹部にＩＣチップを収容した場合、水晶振動子の下面にＩＣチップを収容した場合でも基本的に同様の問題を生ずる。

（発明の目的）
本発明は、ＩＣチップの平面外形を大きくす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、底壁と枠壁とを有する積層セラミックからなり、外底面に実装端子を有する凹状とした容器本体の内底面に水晶片の引出電極の延出した外周部を固着し、前記容器本体の開口端面にカバーを接合して前記水晶片を密閉封入し、前記容器本体にＩＣチップを一体化した表面実装用の水晶発振器において、前記カバーの外側となる前記容器本体の開口端面の外周領域に複数の回路端子を有し、前記ＩＣチップのＩＣ端子を前記複数の回路端子に電気的・機械的に接続した構成とする。

このような構成であれば、水晶片を密閉封入した容器本体のカバー側にＩＣチップを設けるので、容器本体の大きさに制約を受けることなく、ＩＣチップの平面外形を大きくできる。そして、ＩＣチップをカバー側に設けるので、従来通りに容器本体の実装端子をそのまま適用できる。したがって、セット基板に対する実装時の接続強度を維持できる。

(実施態様項)
本発明の請求項２では、請求項１において、前記容器本体は平面視矩形状として、前記枠壁は一組の対向辺の枠壁幅が他組の対向辺の枠壁幅よりも大きく、前記回路端子は前記一組の対向辺の枠壁に設けられ、前記ＩＣ端子は前記回路端子に対応してＩＣチップの一主面に設けられる。これにより、請求項１の構成をさらに明確にし、回路端子を一組の枠壁上面（開□端面）に充分に形成できる。

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図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。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、前述したように積層セラミックからなり外底面に実装端子９を有する容器本体１と、励振電極１０ａから引出電極１０ｂの延出した水晶片２「前第５図（ｂ）参照」と、金属カバー４と、一主面（回路機能面）にＩＣ端子１２を有するＩＣチップ３「前第５図（ｃ）参照」とからなる。

そして、この実施形態では、平面視矩形状とした容器本体１の一組の対向する枠壁幅を他組の対向する枠壁幅よりも大きくする。ここでは、一組の対向する枠壁を短辺として他組の対向する枠壁を長辺とし、短辺の枠壁幅を長辺のそれよりも大きくする。そして、容器本体１の内周側には周回する金属膜５を有し、金属カバー４の外側となる短辺における開口端面（枠壁上面）の外周領域には回路端子８を有する。

回路端子８は前述のようにＩＣ端子１２に対応して一対の水晶端子８（ｘｙ）、電源８Ｖcc、出力８Ｖout、ア−ス８GND、例えばＡＦＣ端子８AFCの計６端子とし、各短辺に３端子ずつ設けられる。そして、一対の水晶端子８（ｘｙ）は容器本体１の内底面に設けられた水晶保持端子７に、図示しない枠壁の電極貫通孔等を経て電気的に接続する。水晶端子８（ｘｙ）を除く回路端子８（Ｖcc、Ｖout、GND、AFC）は同様に電極貫通孔等を経て外底面の実装端子９に電気的に接続する。

金属カバー４は例えば一主面の外周に環状の共晶合金１４が加熱・溶融によって焼き付けられる。そして、金属カバー４の共晶合金１４の設けられた外周が容器本体１の開口端面（枠壁上面）の金属膜５に位置決めされ、共晶合金１４を加熱・溶融して金属カバー４を開口端面に接合する。これにより、水晶片２を密閉封入する。

その後に、ＩＣチップ３のＩＣ端子１２を容器本体１の開口端面の回路端子８に位置決し、バンプ１３を用いた超音波熱圧着によって固着する。バンプ１３は特に金属カバー４の厚みより大きくなるので、例えばバンプを重ねた二重バンプ等によって高さを大きくする。ここでは、ＩＣチップ３と容器本体１の平面外形は概ね同一寸法とする。

このような構成であれば、発明の効果の欄にも記載したように、水晶片２を密閉封入した容器本体１の金属カバー４側にＩＣチップ３を設けるので、容器本体１の大きさに制約を受けることなく、ＩＣチップ３の平面外形を大きくできる。この場合、少なくとも、枠壁１ｂの対向する内周間以上の長さとしたＩＣチップ３を搭載できる。そして、ＩＣチップ３を金属カバー４側に設けるので、従来通りに容器本体１の実装端子９をそのまま適用できる。したがって、図示しないセット基板に対する実装時の接続強度を維持できる。

（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断面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

第２実施形態では、容器本体の開口端面（枠壁上面）の外周領域に設けた回路端子８中の長さ方向の両端となる短辺中央に設けた水晶端子８（ｘｙ）を外側面に延出して水晶検査端子１５を設ける。水晶検査端子１５はスルーホール加工によって設けられた窪みに金属膜を形成して形成される。これにより、ＩＣチップ２の搭載前に外側面の水晶検査端子１５によって、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検査できる。

この場合、底壁１ａは２層（１ａ１、１ａ２）とし、水晶検査端子１５は底壁１ａの外底面から離間して形成され、図示しないセット基板への実装時の電気的短絡を防止する。そして、ここでは、さらに、底壁１ａの積層面にシールド電極１６を形成する。シールド電極１６は実装端子９中のア−ス端子と接続する。これにより、ＩＣチップ３の回路機能面とは反対面のグランド（アース）面とシールド電極１６とによって、両主面側からの電界を遮蔽するので、ＥＭＩ（電磁波障害）を抑制できる。

（第３実施形態）
第３図は本発明の第３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、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

第３実施形態では、ＩＣチップ３は容器本体１の平面外形よりも小さくし、容器本体１の内周よりも大きくする。要するに、ＩＣチップ３の外周が容器本体１の枠壁上面内に位置させる。そして、図示しない枠等の治工具を用いて、ＩＣチップ３の少なくとも外周に樹脂を注入して硬化させる。そして、枠を除去してＩＣチップの回路機能面の保護膜を形成する。

（他の事項）
上記実施形態ではバンプは例えば二重バンプとして高さを大きくするとしたが、例えば第４図に示したように、容器本体１の開口端面（枠壁上面）に設ける回路端子８の厚みを大きくする。これにより、バンプ１３の大きさを小さくして、通常のバンプの大きさとする。但し、バンプ１３が充分に大きければこの必要はない。例えばコア材としての金属球に半田コートした所謂半田ボールであればよい。

また、共晶合金１４によって金属カバー４を容器本体１の開口端面に接合したが、従来例でのシーム溶接や電子ビーム等での接合であっても適用できる。但し、シーム溶接の場合は金属ローラの当接に際して、容器本体１の外周から金属カバー４の距離が大き過ぎると不適切となる。

本発明の第１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）はカバーを除く平面図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明の他の例を説明する表面実装発振器の断面図である。 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）は水晶片の平面図、同図（ｃ）はＩＣチップの一主面の図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ 水晶片、３ ＩＣチップ、４ 金属カバー、５ 金属膜、６ 金属リング、７ 水晶保持端子、８ 回路端子、９ 実装端子、１０ 励振及び引出電極、１１ 導電性接着剤、１２ ＩＣ端子、１３ バンプ、１４ 共晶合金、１５ 水晶検査端子。

Claims (2)

1. 底壁と枠壁とを有する積層セラミックからなり、外底面に実装端子を有する凹状とした容器本体の内底面に水晶片の引出電極の延出した外周部を固着し、前記容器本体の開口端面にカバーを接合して前記水晶片を密閉封入し、前記容器本体にＩＣチップを一体化した表面実装用の水晶発振器において、前記カバーの外側となる前記容器本体の開口端面の外周領域に複数の回路端子を有し、前記ＩＣチップのＩＣ端子を前記複数の回路端子に電気的・機械的に接続したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記容器本体は平面視矩形状として、前記枠壁は一組の対向辺の枠壁幅が他組の対向辺の枠壁幅よりも大きく、前記回路端子は前記一組の対向辺の枠壁に設けられ、前記ＩＣ端子は前記回路端子に対応してＩＣチップの一主面に設けられた表面実装用の水晶発振器。