JP2010177981A - 水晶発振器を備えた電子カード - Google Patents

Abstract

【課題】カード基板に対する表面実装発振器の占有積を小さくして実装密度を高めた電子カードを提供する。
【解決手段】一主面側に密閉容器を形成する底壁及び前記底壁が延出して前記一主面側に電子部品２の搭載される平坦部を有するカード基板３と、前記容器内に収容されて水晶片８とＩＣチップ９とを垂直方向に配置した表面実装発振器１と、前記カード基板３の他主面に形成された照合端子６と、前記電子部品２を覆う樹脂モールドとから電子カードが構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は水晶発振器を備えた電子カードを技術分野とし、特に厚みを小さく維持して電子部品の実装密度を高めた電子カードに関する。

（発明の背景）
電子カード例えばＳＩＭカードは使用許可情報や電話番号等の個人情報を登録した認証カードとして、携帯電話等に内蔵される。近年では、ＳＩＭカードにＧＰＳ機能を取り込むことが検討され、これに対応した高さの小さい水晶発振器を内蔵することが求められている。この場合、ＳＩＭカードは厚みを例えば0.76ｍｍとすることから、水晶発振器の厚みは概ね0.5ｍｍ以下が求められる。

（従来技術の一例）
第５図（ａｂ）は一従来例を説明するＳＩＭカードの断面図及び電子部品の平面的な配置図である。

ＳＩＭカードは表面実装発振器１及びその他の電子部品２をカード基板３の一主面に配設し、表面実装発振器１を含む電子部品２上を樹脂４によってモールドしてなる。カード基板３の一主面には各電子部品２の接続する回路端子５や図示しない配線パターンを有し、他主面には照合端子６を有する。照合端子６はＳＩＭカードが挿入される携帯電話内の照合端子と電気的に接続する。

表面実装発振器１は容器本体７に水晶片８とＩＣチップ９を並設して収容し、金属カバー１０を被せて密閉封入する。容器本体７は底壁７ａ及び枠壁７ｂを有する凹状とした積層セラミックからなり、外底面に電源、出力、アース及びＡＦＣ等の外部端子（不図示）を有する。水晶片８は両主面に励振電極１１ａを有し、例えば水晶片８の一端部両側に引出電極１１ｂを延出する「第６図（ａ）」。引出電極１１ｂの延出した水晶片８の一端部両側は、容器本体７の内底面の水晶保持端子に導電性接着剤１２等によって固着し、電気的・機械的に接続する。

ＩＣチップ９は図示しない発振回路や温度補償機構を集積化し、回路機能面となる一主面にＩＣ端子１３を有する「第６図（ｂ）」。そして、例えばバンプ１４を用いた超音波熱圧着等のフリップチップボンディングによって内底面の回路端子５に固着し、電気的・機械的に接続する。ＩＣ端子１３（回路端子５）中の水晶端子は水晶保持端子に、電源、出力、アース及びＡＦＣ等のＩＣ端子１３はこれに対応した外部端子に、図示しない配線路によって電気的に接続する。カード基板３は例えばガラスエポキシ材を母材とする。

このようなものでは、水晶片８とＩＣチップ９とを容器本体７の内底面に並設するので、水晶片８とＩＣチップ９とを垂直方向に配置した表面実装発振器１よりも高さ寸法を小さく例えば0.5ｍｍ以下にできる。したがって、カード基板３の厚みや樹脂モールドを考慮しても現行の規格である0.76ｍｍ以下を達成する。なお、水晶発振器の高さが他の電子部品２よりも最も大きい。また、図中の符号２Ａはその他の電子部品２の配置領域である。

特許第４０４５８０７号公報 特開２００７−２４３５３６号公報 特開２００７−２５１７６６号公報 特許第３７６９５４２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１を用いたＳＩＭカードでは、高さ寸法を満足するものの、ＩＣチップ９と水晶片８とを並設することから、平面外形を大きくする。したがって、カード基板に対する占有積を大きくし、その他の電子部品２の配置領域を狭める問題があった。

（発明の目的）
本発明はカード基板に対する表面実装発振器の占有積を小さくして実装密度を高めた電子カード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、一主面側に密閉容器を形成する底壁及び前記底壁が延出して前記一主面側に電子部品の搭載される平坦部を有するカード基板と、前記密閉容器内に収容されて水晶片とＩＣチップとを垂直方向に配置した表面実装発振器と、前記カード基板の他主面に形成された照合端子と、前記電子部品を覆う樹脂モールドとから電子カードが構成される。

このような構成であれば、水晶片及びＩＣチップを収容する密閉容器の底壁をカード基板が兼用するので、従来例での表面実装発振器の独立した底壁を不要にする。したがって、水晶片とＩＣチップとを密閉容器内に垂直方向に配置しても高さ寸法を小さく維持できる。そして、水晶片とＩＣチップを並設した場合よりも、表面実装発振器としての平面外形を小さくできる。これにより、カード基板に対する表面実装発振器の占有積を小さくして実装密度を高める。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記密閉容器は底壁及び前記底壁上に積層された内壁段部を有する枠壁からなる容器本体と前記容器本体の開口端面を封止する金属カバーとからなり、前記底壁上には前記ＩＣチップが固着され、前記内壁段部には前記水晶片の引出電極の延出した外周部が固着される。これにより、ＩＣチップの上方に水晶片を配置して両者が垂直方向となる平面外形を小さくした表面実装発振器が得られる。

同請求項３では、前記カード基板は少なくとも２層とした積層セラミックからなり、前記ＩＣチップの外部端子となるＩＣ端子は前記積層セラミックの積層面を経て前記平坦部に延出する。これにより、密閉容器の密閉度を維持して外部端子を導出できる。

本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は電子カードの断面図、同図（ｂｃ）は同図（ａ）の一部拡大図で表面実装発振器の断面図である。 本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）はシート状上枠壁の平面図、同図（ｂ）は同シート状下枠壁の平面図、同図（ｃ）はシート状カード基板の平面図である。 本発明の第１実施形態の他の例を示す電子カードの一部拡大図で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電子カード基板の一部拡大図で表面実装発振器の断面図である。 一従来例を説明するＳＩＭカードの図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は電子部品の平面的な配置図である。 一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶片の平面図、同図（ｂ）はＩＣチップの一主面の図である。

（第１実施形態）
以下、第１図（電子カード及び表面実装発振器の断面図）によって、本発明の第１実施形態を説明する。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。

電子カードは、前述したように、他主面には照合端子６を有するカード基板３の一主面に表面実装発振器１及び電子部品２を設けて樹脂４によってモールドする（所謂樹脂モールド）。ここでは、カード基板３は二層とした積層セラミックからなり、さらに一端側に容器本体７を形成する下枠層７ｂ及び上枠層７ｃを積層してなる「第１図（ａ）」。

要するに、カード基板３は密閉容器を形成する容器本体７の底壁７ａを兼用する。逆に言えば、容器本体７を形成する底壁７ａを延出して他の電子部品２の搭載される平坦部を形成する。容器本体７の下枠壁７ｂの開口部は上枠壁のそれより小さく、これにより内壁段部を形成する。そして、容器本体７の内底面に設けた回路端子５にはＩＣチップ９をフリップチップボンディングによって固着して電気的・機械的に接続する。

容器本体７の内壁段部に設けた水晶保持端子５ａには引出電極１１ｂの延出した水晶片８の一端部両側を導電性接着剤１２によって固着する。これにより、水晶片８とＩＣチップ９とを垂直方向に配置する。水晶保持端子５ａは例えば内壁段部の端面電極を経て、ＩＣ端子１３中の水晶端子が固着する回路端子５に電気的に接続する。また、ＩＣ端子１３中の電源、出力、アース及びＡＦＣ端子は貫通電極及び積層面を経て平坦部に延出する「第１図（ｂ）」。

そして、ここでは例えばカード基板３の他主面に水晶検査端子１５を設け、水晶保持端子５ａと電気的に接続する。水晶検査端子１５は例えば水晶片８及びＩＣチップ９を密閉封入した後の、水晶振動子のクリスタルインピーダンス（ＣＩ）等の振動特性を測定する端子となる。これは、封止後の振動系の変化によってＣＩの増加を招くこと等があることから有用となる。

これらは、例えば第２図（ａｂｃ）に示したように、シート状カード基板３Ａ即ちシート状底壁７Ａ、シート状下枠壁７Ｂ、及びシート状上枠壁７Ｃを形成する。シート状底壁７Ａは平坦状として二層とする。シート状下枠壁７Ｂ及びシート状上枠壁７Ｃは、いずれも、例えば水平方向とした上下の連結部１６ａに、複数の下枠壁７ａが間隔をおいて設けられた垂直板１６ｂの両端が連結して並べられる。但し、前述のように、シート状下枠壁
７Ｂの各枠壁７ｂの開口部はシート状上枠壁７Ｃのそれよりも小さい。

そして、シート状底壁７Ａ、下枠壁７Ｂ及び上枠壁７Ｃに図示内貫通電極を含む回路パターンを印刷して下地電極（ＷやＭo）を形成した後に積層する。次に、これらの積層体を焼成した後、例えば図示しないシーム溶接用の金属リングを開口端面に接合した後、電界メッキによって、下地電極上にＮi及びＡu膜を順次に形成する。最後に、積層体をＡ−Ａ及びＢ−Ｂ線に沿って縦横に切断して容器本体７を含む個々のカード基板３を得る。

そして、水晶片８及びＩＣチップ９を容器本体７に収容して金属カバー１０を金属リングに接合してこれらを密閉封入する。その後、水晶検査端子１５に図示しない測定器からのプローブを当接して振動特性を測定する。また、カード基板３の平坦部の一主面に導出した表面実装発振器１の各端子にプローブを当接して発振特性を測定する。そして、振動特性及び発振特性の規格を満足しないものを排除し、規格を満足したカード基板３の平坦部に電子部品２を搭載する。さらに、樹脂モールドして電子カードを形成する。

なお、個々の容器本体７を有するカード基板３に分割した後、表面実装発振器１を形成して電子部品２を搭載し、樹脂モールドとしたが、例えばシート状底壁７Ａ、下枠壁７Ｂ及び上枠壁７Ｃの積層体の状態で樹脂モールドを含めたシート状の電子カードを形成し、その後、個々の電子カードに分割することもできる。

このような構成であれば、カード基板３を表面実装発振器（容器本体７）の底壁７ａに兼用するので、この分の厚みに応じて高さ寸法を小さくできる。そして、水晶片８とＩＣチップ９とを垂直方向に配置するので、表面実装発振器１の平面外形をも小さくしてカード基板３に対する実装密度を高められる。したがって、カード基板の平坦部の面積を大きくして多くの電子部品を搭載できる。

そして、ここではカード基板３の他主面に水晶検査端子１５を形成するので、封止後の水晶振動子の振動特性を確認できる。なお、カード基板３となる底壁７ａは容器本体７から突出して形成したが、第３図に示したように、同一端面としても形成できる。これらは、積層体（第２図参照）の上枠壁から切断することによって同一端面に形成できる。

（第２実施形態）
以下、第４図（電子カードの一部拡大断面図）によって、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１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、前述同様にカード基板３を密閉容器の底壁７ａに兼用する。ここでの密閉容器は底壁７ａに凹状としたカバー１７の開口端面を接合してなる。カバー１７は底壁１７ａと枠壁１７ｂを有する積層セラミックからなる。そして、特許文献３で示される手法によって表面実装発振器１を形成する。

すなわち、カバー１７の開口端面の内周側に水晶片８と電気的に接続した導出電極１８を形成し、開口端面に周回する封止金属膜１９を形成する。そして、これらに対応した底壁７ａの電極及び金属膜と共晶合金２０によって接続し、底壁７ａの回路端子５と電気的に接続するとともに密閉容器を形成する。

なお、カバー１７の底壁１７ａには水晶保持端子５ａが形成されて導電性接着剤１２によって水晶片８の一端部両側が固着される。また、底壁７ａの回路端子５にはＩＣチップ９のＩＣ端子１３が電気的に接続する。そして、カバー１７の外表面には水晶片８と電気的に接続した水晶検査端子１５を有する。

このような構成であって、第１実施形態と同様にカード基板３の一端側を表面実装発振器１の底壁７ａとして兼用するので、高さ寸法を小さくできる。そして、水晶片８とＩＣチップ９とを垂直方向に配置するので、実装密度を高める。ここでは、水晶片８をカバー１７の底壁１７ａに固着して、ＩＣチップ９を底壁７ａに固着する。したがって、第１実施形態のように、水晶片８を固着する内壁段部を要しないので、ＩＣチップ９の面積を大きくできる。

１ 表面実装発振器、２ 電子部品、３ カード基板、４ 樹脂モールド、５ 回路端子、６ 照合端子、７ 容器本体、８ 水晶片、９ ＩＣチップ、１０、１７ カバー、１１ 励振及び引出電極、１２ 導電性接着剤、１３ ＩＣ端子、１４ バンプ、１５ 水晶検査端子、１６ａ 連結部、１６ｂ 垂直板、１８ 導出電極、１９ 封止金属膜、２０ 共晶合金。

Claims (3)

1. 一主面側に密閉容器を形成する底壁及び前記底壁が延出して前記一主面側に電子部品の搭載される平坦部を有するカード基板と、前記密閉容器内に収容されて水晶片とＩＣチップとを垂直方向に配置した表面実装発振器と、前記カード基板の他主面に形成された照合端子と、前記電子部品を覆う樹脂モールドとからなることを特徴とする電子カード。
2. 請求項１において、記密閉容器は底壁及び前記底壁上に積層された内壁段部を有する枠壁からなる容器本体と前記容器本体の開口端面を封止する金属カバーとからなり、前記底壁上には前記ＩＣチップが固着され、前記内壁段部には前記水晶片の引出電極の延出した外周部が固着された電子カード。
3. 同請求項１において、前記カード基板は少なくとも２層とした積層セラミックからなり、前記ＩＣチップの外部端子となるＩＣ端子は前記積層セラミックの積層面を経て前記平
   坦部に延出した電子カード。