JP2013089994A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 金属製の蓋によって封止された表面実装型水晶発振器を用いて、水晶発振器を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができる水晶デバイスを提供する。
【解決手段】 金属製の蓋で封止され、当該蓋とは反対側の面に電極が形成された表面実装型の水晶発振器３と、水晶発振器３の電極に接続する接続端子を備えた基板１と、中空の枠状に形成されて基板１の外周部に接着された枠部２とを備え、枠部２の基板１に接着された面とは反対側の面に外部に接続する外部端子２２が形成され、水晶発振器３の電極が基板１の接続端子に接続するよう密着して搭載され、枠部２の内側の側面に外部端子２２と基板１の接続端子とを接続するビアホールを備え、実装時には水晶発振器３が基板１と枠部２とで覆われて、金属カバーが無くても十分保護される水晶デバイスとしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面実装型の水晶発振器を備えた水晶デバイスに係り、特にコストを低減することができる水晶デバイスに関する。

［先行技術の説明：図５］
従来のＳＭＤ（Surface Mount Device；表面実装型素子）タイプの水晶発振器を用いた水晶デバイスの構成について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、従来の水晶デバイスの断面の模式説明図であり、（ｂ）は上面の模式説明図である。
図５（ａ）（ｂ）に示すように、従来の水晶デバイスは、例えば、７０５０タイプ（７．０ｍｍ×５．０ｍｍ）の水晶発振器であり、ガラエポ（ガラスエポキシ）基板４と、ＳＭＤタイプの水晶発振器（以下、ＳＭＤ発振器）５と、金属カバー６を備えている。尚、図５（ｂ）では、内部の構造をわかり易く示すために、金属カバー６の上面部が透明であるように記載している。

ＳＭＤ発振器５は、例えば２５２０タイプ（２．５ｍｍ×２．０ｍｍ）の水晶発振器であり、例えば、セラミック等から成るパッケージ５１内に水晶片とＩＣチップとを格納し、金属製の蓋５２により封止した構成である。ＳＭＤ発振器５の底面部には、外部と電気的に接続する外部端子が形成されている。

ガラエポ基板４の一方の面（図５では上面）には、ＳＭＤ発振器５と電気的に接続する電極及び配線が形成されており、ＳＭＤ発振器５が所定の位置に搭載されて半田７によってガラエポ基板４の上面の電極に接続固定されている。
また、ガラエポ基板４の他方の面（図５では下面、底面）には、当該水晶デバイスを外部と電気的に接続する外部電極が設けられている。

そして、ガラエポ基板４のＳＭＤ発振器５が搭載された面を覆うように、金属カバー６が設けられている。金属カバー６を設けることにより、ＳＭＤ発振器５を保護し、破損を防ぐものである。

［関連技術］
尚、水晶デバイスに関する技術としては、特開平１０−２７６０５６号公報「表面実装水晶振動子およびその製造方法」（セイコーインスツルメンツ株式会社、特許文献１）、特開２００４−００７４６９号公報「制御端子付き電子部品とこの電子部品を利用した携帯電話装置」（セイコーエプソン株式会社、特許文献２）がある。

特許文献１には、表面実装水晶振動子において、長手方向の一側面が開口し、短手方向の一側面に円筒形水晶振動子のリード端子を導出する開口部を有するケースの内部に、有機樹脂接着剤で円筒形水晶振動子を固定し、下向きに基板に搭載することが記載されている。

特許文献２には、水晶発振器において、水晶発振器のパッケージの外側に形成された制御端子と、実装面に形成された実装端子と、実装端子に接続する検査用端子とを備え、制御端子と検査用端子とが同じ面を向いていることが記載されている。

特開平１０−２７６０５６号公報 特開２００４−００７４６９号公報

しかしながら、従来の水晶デバイスでは、金属製の蓋で封止されているＳＭＤ発振器を、更に金属カバーで覆う構成であるため、コストが高くなってしまうという問題点があった。

尚、特許文献１及び２には、ガラエポ等で形成された容器を備え、表面実装型の水晶発振器を、金属製の蓋とは反対の面が容器の凹部内部の底面に接着されて搭載され、容器の凹部の開口部と同じ側に設けられた電極により外部と接続する水晶デバイスは記載されていない。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、表面実装型の水晶発振器を用い、コストを低減することができる水晶デバイスを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水晶片が金属製の蓋によって封止され、金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、基板の外周に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、表面実装型水晶発振器が、枠部の中空部分に格納されて、接続電極と基板の接続端子とが接続されていることを特徴としている。

また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、枠部の内側の側面に外部端子と接続端子とを電気的に接続するビアホールが形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、外部端子が、枠部の四隅に形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、表面実装型水晶発振器の接続電極が、金属製の蓋とは反対側の面の四隅に形成され、基板の接続端子が、接続電極に各々対応して接続する４つの接続端子であり、ビアホールに形成された電極によって、各接続端子と各外部端子とがそれぞれ接続されることを特徴としている。

また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されていることを特徴としている。

本発明によれば、水晶片が金属製の蓋によって封止され、金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、基板の外周に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、表面実装型水晶発振器が、枠部の中空部分に格納されて、接続電極と基板の接続端子とが接続されている水晶デバイスとしているので、表面実装型水晶発振器の周囲を高さの高い枠部で取り囲むことによって、表面実装型水晶発振器が基板から突出しない構成として、金属カバーを設けなくても破損しにくくし、更に、実装時には、表面実装型水晶発振器を基板と枠部とによって完全に覆って十分に保護することができ、金属カバーを不要とし、コストを低減することができる効果がある。

また、本発明によれば、外部端子が、枠部の四隅に形成されている上記水晶デバイスとしているので、電極を引き出し易い効果がある。

また、本発明によれば、基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されている上記水晶デバイスとしているので、金属カバーを設けなくても製品の識別を容易にすることができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成を示す斜視図である。 本水晶デバイスの断面を示す模式説明図である。 本水晶デバイスのガラエポ基板１の金属パターンを示す説明図である。 本水晶デバイスの容器部２０の金属パターンを示す説明図である。 （ａ）は、従来の水晶デバイスの断面の模式説明図であり、（ｂ）は上面の模式説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスは、金属製の蓋で封止され、当該蓋とは反対側の面に電極が形成された表面実装型の水晶発振器と、水晶発振器の電極に接続する端子を備えた基板と、中空の枠状に形成されて基板の外周部に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着された面とは反対側の面に外部に接続する外部電極が形成され、水晶発振器の電極が基板の端子に接続するよう密着して搭載された構成であり、水晶発振器が周囲を枠部で囲まれ、基板から突出しないため、金属カバーが無くても破損しにくく、更に、枠部の外部端子が実装基板に密着して接続されて実装されることにより、実装時には基板と枠部とによって水晶発振器を完全に覆って保護することができ、水晶発振器を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができるものである。

［実施の形態に係る水晶デバイスの構成：図１］
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成を示す斜視図である。
本発明の実施の形態に係る水晶デバイス（本水晶デバイス）は、例えば２５２０タイプのＳＭＤ発振器を用いた７０５０タイプの水晶発振器であり、図１に示すように、主として、ガラエポ基板１と、枠部２と、ＳＭＤ発振器３とを備えている。
ＳＭＤ発振器３は、請求項に記載した表面実装型水晶発振器に相当する。

ＳＭＤ発振器３は、従来のＳＭＤ発振器５と同様のものであり、セラミック等から成るパッケージ３１内に水晶片とＩＣチップとが格納されて、金属製の蓋３２により封止された構成である。ＳＭＤ発振器３のパッケージの底面部には、外部と接続する電極（接続電極）が形成されている。

そして、本水晶デバイスは、ガラエポ基板１上に、ガラエポ基板１の外周に沿って枠部２が設けられ、枠部２とガラエポ基板１の上面によって凹部空間が形成されている。そして、当該凹部空間に、ＳＭＤ発振器３が搭載された構成である。
ここで、ＳＭＤ発振器３は、金属製の蓋３２が凹部の開口部と同じ側となるよう、金属製の蓋３２とは反対側の面（底面）がガラエポ基板１の一方の面（図１では上面）に接着されている。

ガラエポ基板は、７０５０サイズの基板であり、本水晶デバイスの特徴として、一方の面（図１では上面）にＳＭＤ発振器３の底面の接続電極と接続するための電極及び金属配線が形成されている。また、ガラエポ基板１の他方の面（図１では下面）には電極は形成されていない。

枠部２は、ガラエポ又はセラミックにより形成され、外周部の形状がガラエポ基板１の形状とほぼ一致する中空の枠状として形成されている。枠部２は、金属が形成されていない領域では、絶縁性接着剤によりガラエポ基板１に接着されている。ガラエポ基板１と枠部２とが接着されて、容器部２０を構成している。

そして、本水晶デバイスの特徴として、枠部２のガラエポ基板１に接着された面とは反対側の面（図１では上面）の四隅に、外部と電気的に接続する４つの外部端子２２が形成されている。
また、枠部２の内側の側面の角部には、各外部端子２２と接続するビアホール２１が形成され、外部端子２２とガラエポ基板１の一方の面に形成された金属配線及び電極とを接続している。ビアホールの内側には金属電極が形成されている。図１の例では、ビアホールの金属電極は、凹部内部に露出している。

そして、本水晶デバイスでは、ＳＭＤ発振器３は、ガラエポ基板１の一方の面に形成された電極に半田によって接着されており、枠部２のビアホール２１と、外部端子２２とを介して外部と電気的に接続される。
枠部２の高さは、ＳＭＤ発振器３の高さ（厚み）より高く形成されており、ＳＭＤ発振器３がガラエポ基板１上に突出しないようにしている。

そして、本水晶デバイスは、実装時には、図１を裏返しにした状態で、外部端子２２が下向きになるようにして実装基板上に搭載され、半田等により接続されるものである。
そのため、本水晶デバイスにおける枠部２の幅は、端子２２が十分形成可能で、実装基板上に安定して固定可能であり、更にＳＭＤ発振器３を収納可能な凹部空間を確保することができる幅に形成されるものである。
また、枠部２の高さがＳＭＤ３の高さより高いため、凹部空間はＳＭＤ発振器３を収納可能な高さを備えている。

［本水晶デバイスの断面の形状：図２］
次に、本水晶デバイスの断面の形状について図２を用いて説明する。図２は、本水晶デバイスの断面を示す模式説明図である。
図２では、図１を裏返しにした状態の断面の形状を示しており、実装時の向きとなっている。
図２に示すように、本水晶デバイスは、ガラエポ基板１の下側（図１の上側に相当）に枠部２が形成され、枠部２のガラエポ基板１に接着された面の反対側の面（図１の上面に相当）に外部端子２２が形成されている。つまり、枠部２には、実装時に実装基板と接する面に外部端子２２が形成されているものである。

そして、ガラエポ基板１と枠部２とで形成される凹部に、ＳＭＤ発振器３が金属製の蓋３２が凹部の開口部側になるよう格納され、半田７によって凹部内部のガラエポ基板１に接着されている。

これにより、本水晶デバイスでは、ＳＭＤ発振器３が枠部２によって囲まれて、基板から突出しない構成とすることができ、金属カバー６等で全体を覆わなくてもＳＭＤ発振器３を保護することができるものである。
更に、基板等に実装した場合には、実装基板と本水晶デバイスのガラエポ基板１及び枠部２によって、ＳＭＤ発振器３が完全に覆われて十分保護できるため、金属カバー６は不要となり、コストを低減できるものである。

また、実装時には、ガラエポ基板１の、ＳＭＤ発振器３が搭載されていない面（他方の面）が上になるため、この面にレーザマーキング等により製品番号等の製品に関する情報を印字することが可能である。
尚、本水晶デバイスでは、実装時にバキューム吸着によってデバイスを移動させる際に、ＳＭＤ発振器３に比べて大きいガラエポ基板１を吸着することになり、吸着位置の精度への要求が緩和されるという利点もある。

次に、本水晶デバイスのガラエポ基板１及び枠部２に形成される金属パターンについて、製造方法を交えながら説明する。
［ガラエポ基板１の金属パターン：図３］
本水晶デバイスのガラエポ基板１の金属パターンについて図３を用いて説明する。図３は、本水晶デバイスのガラエポ基板１の金属パターンを示す説明図である。
図３に示すように、本水晶デバイスのガラエポ基板１には、ＳＭＤ発振器３が搭載される面に、ＳＭＤ発振器３の接続電極と接続する端子１１と、ビアホールに接続するビアホール端子１３と、端子１１とビアホール端子１３とをそれぞれ接続する金属配線１２とが形成されている。尚、端子１１は、請求項における接続端子１１に相当する。

端子１１は、ＳＭＤ発振器３の搭載位置に合わせて、ＳＭＤ発振器３の底面（金属製の蓋３２とは反対側の面）に形成された接続電極と接続可能な位置に設けられ、ビアホール端子１３は、枠部２のビアホール２２と接続可能な位置に形成されている。
本水晶デバイスの製造時には、まず、ガラエポ基板１に図３に示す金属パターンを形成しておく。

次に、枠部２を形成する。ガラエポから成る素材を枠部２の形状に加工し、金属を成膜後、所定の形状にパターニングして金属パターンが形成された枠部２を形成する。
そして、ガラエポ基板１の金属パターンが形成された面に、金属パターンが形成された枠部２を搭載し、ガラエポ基板１と枠部２とを接着して、容器部２０が形成される。ガラエポ基板１と枠部２とは、金属電極が設けられていない部分では絶縁性接着剤で接着されている。

［容器部２０の金属パターン：図４］
容器部２０の金属パターンについて図４を用いて説明する。図４は、容器部２０の金属パターンを示す説明図である。
図４に示すように、容器部２０では、枠部２によって囲まれた部分が凹部となる。容器部２０の凹部開口部と同じ面の四隅、つまり枠部２の四隅には外部端子２２が形成され、枠部２の内壁の角部には外部端子２２とガラエポ基板１の電極とを接続するビアホール２１が形成されている。

また、枠部２のガラエポ基板１と接着される面には、ビアホール２１とガラエポ基板１のビアホール端子１３との接続を確実にする端子が形成されている。
そして、ガラエポ基板１のビアホール端子１３と枠部２のビアホール２１に接続する端子とが半田又は導電性接着剤で接続されることにより、外部端子２２とガラエポ基板１の端子１１とが電気的に接続される。

そして、金属パターンが形成された容器部２０の凹部に、ＳＭＤ発振器３を金属製の蓋３２が凹部の開口部側となるように格納し、金属製の蓋３２とは反対側の面に形成された電極とガラエポ基板１の端子１１とを半田によって接続する。ＳＭＤ発振器３が搭載される位置を破線で示している。
このようにして本水晶デバイスが形成されるものである。

そして、本水晶デバイスを実装する際には、枠部２の外部端子２２が実装基板の端子と接続するように、図２に示した向きに搭載して半田によって接着固定する。
尚、容器部２０は、ガラエポ基板１と枠部２とを一体に形成し、その後金属電極を形成してもよい。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスによれば、金属製の蓋３２で封止されたＳＭＤ発振器３と、ガラエポ基板１と、ＳＭＤ発振器３の高さより高い中空の枠状で、ガラエポ基板１の一方の面に接着された枠部２とを備え、ガラエポ基板１の一方の面には、ＳＭＤ発振器３の電極に接続する端子１１と金属配線１２及びビアホール端子１３が形成され、枠部２の、ガラエポ基板１に接着された面とは反対側の面の四隅には外部端子２２が形成され、内側面の角部には外部端子２２とガラエポ基板１のビアホール電極１３とを接続するビアホール２１が形成され、ＳＭＤ発振器３が、ガラエポ基板１と枠部２によって形成される凹部に、金属製の蓋３２が当該凹部の開口部と同じ方向に向くよう格納され、ＳＭＤ発振器３の電極とガラエポ基板１の端子１１とが半田によって接続されたものであり、枠部２によってＳＭＤ発振器３の周囲を覆い、ＳＭＤ発振器３がガラエポ基板１上に突出するのを防いで破損しにくくし、更に、実装基板に搭載される際には、ガラエポ基板１と枠部２とによってＳＭＤ発振器３を完全に覆って保護することができ、ＳＭＤ発振器３を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができる効果がある。

本発明は、表面実装型水晶発振器を用い、コストを低減することができる水晶デバイスに適している。

１，４...ガラエポ基板、 ２...枠部、 ３，５...ＳＭＤ発振器、 ６...金属カバー、 ７...半田、 １１...端子（接続端子）、 １２...金属配線、 １３...ビアホール端子、 ２０...容器部、 ２１...ビアホール、 ２２...外部端子、 ３１，５１...パッケージ、 ３２，５２...金属製の蓋

Claims (5)

1. 水晶片が金属製の蓋によって封止され、前記金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、
   前記表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、
   高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、前記基板の外周に接着された枠部とを備え、
   前記枠部の前記基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、
   前記表面実装型水晶発振器が、前記枠部の中空部分に格納されて、前記接続電極と前記基板の接続端子とが接続されていることを特徴とする水晶デバイス。
2. 枠部の内側の側面に外部端子と接続端子とを電気的に接続するビアホールが形成されていることを特徴とする請求項１記載の水晶デバイス。
3. 外部端子が、枠部の四隅に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の水晶デバイス。
4. 表面実装型水晶発振器の接続電極が、金属製の蓋とは反対側の面の四隅に形成され、
   基板の接続端子が、前記接続電極に各々対応して接続する４つの接続端子であり、
   ビアホールに形成された電極によって、前記各接続端子と前記各外部端子とがそれぞれ接続されることを特徴とする請求項３記載の水晶デバイス。
5. 基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の水晶デバイス。

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