JP2014175791A - Surface-mounted crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装用の水晶発振器に係り、特に水晶振動子と、この水晶振動子と共に発振回路等を構成するICチップを共通の容器本体に収容した表面実装用の水晶発振器に関する。 The present invention relates to a surface-mount crystal oscillator, and more particularly to a surface-mount crystal oscillator in which a crystal resonator and an IC chip that constitutes an oscillation circuit and the like together with the crystal resonator are housed in a common container body.
表面実装用の水晶発振器(以下、表面実装発振器と称する)は小型・軽量であることから、例えば携帯電話で代表される携帯型の電子機器における周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものには、容器本体を縦断面が二つの相背向する凹部からなるH状として、水晶振動子を一主面の凹部に収容し、他主面の凹部にICチップを収容した表面実装発振器がある。 A surface-mount crystal oscillator (hereinafter referred to as a surface-mount oscillator) is small and lightweight, and is built in as a reference source for frequency and time in portable electronic devices represented by, for example, mobile phones. In such a case, the container main body is formed in an H shape composed of recesses having two opposite cross sections, and the crystal resonator is accommodated in the recess on one main surface, and the IC chip is accommodated in the recess on the other main surface. There is a surface mount oscillator.
また、容器本体に一つの凹部のみを設け、この凹部に水晶発振子とICチップを上下に重ねて配置するもの、あるいは一つの凹部に水晶発振子とICチップを横に並べて配置するもの、などが知られている。なお、ICチップには、水晶振動子と共に発振器を構成する発振回路や出力回路、発振器の形式によっては温度補償回路や温度制御回路などが集積される。 In addition, only one recess is provided in the container body, and the crystal oscillator and the IC chip are arranged vertically in this recess, or the crystal oscillator and the IC chip are arranged side by side in one recess, etc. It has been known. The IC chip is integrated with an oscillation circuit and an output circuit that constitute an oscillator together with a crystal resonator, and a temperature compensation circuit and a temperature control circuit depending on the type of the oscillator.
上記した何れの形式の水晶発振器も、水晶振動子を外部の温度、湿度の周囲条件の変動、塵埃侵入等による発振周波数を変化させることを回避するため、また外部の電磁波から水晶振動子を遮蔽するため、水晶振動子とICチップを容器本体に収納した後、少なくとも水晶振動子が収納された凹部空間を蓋体で密封し、外部雰囲気から遮断している。 In any of the above-mentioned types of crystal oscillators, in order to avoid changing the oscillation frequency due to fluctuations in ambient conditions of external temperature and humidity, dust intrusion, etc., the crystal oscillator is also shielded from external electromagnetic waves. Therefore, after the crystal resonator and the IC chip are accommodated in the container body, at least the recessed space in which the crystal resonator is accommodated is sealed with a lid so as to be shielded from the external atmosphere.
図3は、従来の表面実装発振器の一構造例の説明図である。この表面実装発振器100は、平面視が略矩形で平箱形の外形を成す。なお、図3(a)は容器本体の縦断面図、図3(b)は容器本体のICチップを搭載する凹部を図3(a)の矢印A方向から見た平面図で、ICチップ3を収容して搭載した状態を示し、ICチップの端子(IC端子)31(31a,31b,31c,31d,31e,31f)に有する金バンプ8(8a,8b,8c,8d,8e,8f)で、底壁に有する配線パターンに設けた電極パッド17に接続された状態で示す。なお、図3(a)は図3(b)のA−A’線での切断面に対応する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a structural example of a conventional surface mount oscillator. The surface-
この表面実装発振器100は、底壁1a,1b、枠壁1c、1d,1eで形成された容器本体1に水晶振動子2とICチップ3を収容して構成される。底壁1a,1b、枠壁1c、1d,1eは、セラミックスシート(グリーンシートとも称する)を積層し焼成した絶縁基板で構成される。セラミックスシートの積層に当たっては、各層の形状を所要のものとし、それらの外面あるいは層間内面に所要の導体層のパターン(内層導体パターン)を設けて焼結工程で製作される。底壁や枠壁を何枚のセラミックスシートの積層で形成するかは、当該セラミックスシートの厚み、ヤング率、表面実装発振器のサイズ等の要求条件に応じて選定する。ここに示す構成は、説明の便宜のための積層数、厚み等を示したものであり、本発明に本質的なものではない。
The
図3に示した表面実装発振器100の容器本体1では、底壁1aを第1底壁、枠壁1cを第1枠壁とした第1凹部12に水晶振動子2が収容されている。図示しないが、水晶振動子2は、水晶片(水晶ブランク)を二枚の電極(励振電極)で挟んで水晶振動体としたものである。なお、このような水晶振動体2を容器に収容してユニットとしたものを水晶振動子と称する場合もある。水晶振動子2は、上記二枚の励振電極を導電性接着剤5で、第1凹部12の底面に設けた水晶端子11に電気的かつ機械的に固定される。
In the
また、底壁1bを第2底壁、枠壁1d,1eを第2枠壁とした第2凹部13にICチップ3が収容されている。この第2凹部13の開口端面(枠壁1eの上面)にはICチップ3と電気的に接続した平面実装用の端子(以下、実装端子とも称する)4を複数(ここでは4個:4a,4b,4c,4d)有する。ICチップ3と実装端子4との電気的接続はセラミックスシートに設けた内装導体パターン18a等あるいはビアホール13a等(共に、一部のみ図示)を通して、もしくは容器本体1の側壁面に設けた切り欠き(キャスタレーション)に形成した接続導体(同じく、図示せず)を通して行われる。実装端子4は上記した第2凹部13の開口端面に下地電極(タングステン:Wやモリブデン:Moなどの高融点金属)を焼成してメタライズした後に、電界メッキ等によってニッケル(Ni)及び金(Au)膜を順次にメッキして形成される。
The
上記したように、水晶振動子2は、両主面に形成した図示しない励振電極を、例えばその一端部両側に引出電極を延出し、容器本体1の一主面の第1凹部12の底面に形成した水晶端子11に、例えばシリコーン樹脂に銀粒子などの導電性フィラーを混入した導電性接着剤5によって固着される。そして、第1枠壁1cの開口端面に設けた金属リング6にシーム溶接によって金属カバー7を接合して密閉封入する。金属リング6の下地には、高融点金属のメタライズ層61が設けてある。
As described above, the
その後、水晶振動子2の振動特性を容器本体1に設けた図示しない検査端子によって測定して不良品を排除した後、容器本体1の他主面にICチップ3を収容する。ICチップ3の端子(IC端子)31(31a−31f)が設けられた面を底壁1bに対向させ、その電極パッド17にIC端子31(31a−31f)を位置付ける。IC端子31には金バンプ(Auバンプ)8(8a−8f)が超音波熱圧着などの手段で固着されている。上記のようにICチップ3を位置付けし、加熱加圧した状態で超音波を印加して金バンプ8(8a−8f)と電極パッド17を接合する。
Thereafter, the vibration characteristics of the
そして、容器本体1の底面にはICチップ3の端子31(31a−31f)の形成面を保護すると共に、ICチップ3を第2凹部13内に固着するためのアンダーフィル層としてエポキシ樹脂等の熱硬化樹脂材からなる保護樹脂(図示を省略)を適宜のノズル等で滴下又は注入する。保護樹脂は、滴下又は注入後の加熱処理工程で硬化させる。なお、ICチップ3の背面(IC端子31の形成面と反対面)上にも、ICチップ保護用の樹脂膜が形成されるように適宜の量で保護樹脂を滴下又は注入する場合もあり、あるいは予め背面に保護フィルムを貼付したICチップとすることもできる。
The bottom surface of the
なお、この種の表面実装発振器の構造や後述する解決課題を開示する先行技術文献としては、次の公報を挙げることができる。 The following publications can be cited as prior art documents disclosing the structure of this type of surface mount oscillator and the problem to be described later.
図3に示したように、ICチップ3には実装端子4aに接続するVc(周波数制御電圧)端子31a、一対の水晶端子11に底壁の内層導体18aを介して接続する端子31b,31e、接地(GND)の実装端子4bに配線パターン16を介して接続する接地端子31c、電源電圧Vccの実装端子4dに接続するVcc(電源)端子31fを有する。実装端子4aはビアホール13cと配線パターン16を通してICチップ3の端子31aに接続している。
As shown in FIG. 3, the
一方、第1凹部12を密閉する金属カバー7は、外部電磁界から水晶振動子2を遮蔽するために接地(GND)に接続される。金属カバー7は、第1壁枠1c、底壁1a,1bを貫通するビアホール13aと第2枠壁1d、1eを貫通してビアホール13aとも接続するビアホール13bを通して接地端子である実装端子4bに接続している。上記したように、実装端子4bは配線パターン16を介してICチップの接地端子31cにも接続している。すなわち、ICチップの接地端子31cは配線パターン16を通して、金属カバー7に接続しているビアホール13aに接続し、ビアホール13bを介して接地端子である実装端子4bに接続している。
On the other hand, the
このような構造をもつ従来の表面実装発振器100を回路基板などに実装する場合、当該表面実装発振器100を回路基板の電極端子に位置づけしてリフロー炉等(以下、リフロー炉))で加熱する。上記したように、金属カバー7は直接的に実装端子4bに接続している。そのため、リフロー炉での熱は面積の大きい金属カバー7をより早く昇温し加熱され、この加熱による高熱は、複数の実装端子のうち、ビアホール13aを通して金属カバー7に直接的に接続している実装端子4bに伝導し、実装端子4bを他の実装端子よりも先に加熱して他の実装端子よりも早く昇温する。
When the conventional
図4は、従来技術の課題を説明する模試図である。図4(a)は、表面実装発振器100が、その実装端子の一又は複数を支点として他の実装端子の部分が回路基板15の実装面から立ち上がる、いわゆるマンハッタン現象が起きた状態を示す。そして、図4(b)は図4(a)の円で囲んだ部分を拡大してマンハッタン現象の発生状態をより詳しく説明する模試図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the problems of the prior art. FIG. 4A shows a state in which the so-called Manhattan phenomenon occurs in the surface-mounted
図4において、前記したような構造を有する表面実装発振器100を、その実装端子4で適用機器の回路基板15等に実装する場合、当該回路基板15に形成された電極パッド17にクリーム半田を塗布する。その上に表面実装発振器100の各実装端子4を位置づけ、図示しないリフロー炉に通す。
In FIG. 4, when the
リフロー炉において電極パッド17上のクリーム半田の半田19が溶融して表面実装発振器100の実装端子4に濡れ付着し、半田フィレットを形成し、リフロー炉を出て半田が冷え固まることで電極パッド17と実装端子4とが電気的、かつ機械的に接続される。図4(b)に示したように、半田が冷えて固まるとき、半田フィレットに収縮力Fが生じる。正常なリフローでは、すべての実装端子において大略同じような半田フィレットが形成され、そのフィレットが溶解して固まるときの収縮力に大差が生じない。
In the reflow furnace, the
しかし、リフロー炉での加熱温度に勾配や、ばらつきが存在すると、当該電極パッド17上のクリーム半田の塗布量の多少、電極パッド17と実装端子4との位置づれ、あるいは電極パッド17上のクリーム半田への熱伝達の差等で、複数の実装端子間に形成される溶融した半田フィレットのボリュウムや形状に差異が生じる。前記図3で説明した構造の表面実装水晶発振器では、金属カバー7と直接的に接続している実装端子4(4B)は、その他の実装端子よりも早く高温になって、その端子の半田19bが他の実装端子(ここでは、4A)の半田19aよりも先に溶融する。
However, if there is a gradient or variation in the heating temperature in the reflow furnace, the amount of cream solder applied on the
そのため、実装端子間における半田の溶解速度と硬化速度のバランスが崩れ、図4(b)に示したように、実装端子4Bにおける半田の溶融と収縮時の力Fが実装端子4Aにおける半田のそれに勝ることで、表面実装発振器100が実装端子4Bを支点とした回動力Rを受け、上記したマンハッタン現象が起こる。
Therefore, the balance between the melting rate and the curing rate of the solder between the mounting terminals is lost, and as shown in FIG. 4B, the force F at the time of melting and shrinking of the solder at the mounting terminal 4B is equal to that of the solder at the mounting
本発明の目的は、水晶振動子の収容部を密閉すると共に、水晶振動子への外部電磁界を遮蔽する金属カバーの接地経路に沿ってリフローの高熱が接地用の実装端子に直接伝導して実装時の実装端子の間での半田フィレット形成の不安定に起因する接続不良を回避して信頼性を向上させた表面実装水晶発振器を提供することにある。 The object of the present invention is to seal the housing of the crystal resonator and to conduct high heat of reflow directly to the grounding mounting terminal along the ground path of the metal cover that shields the external electromagnetic field to the crystal resonator. An object of the present invention is to provide a surface-mount crystal oscillator that has improved reliability by avoiding poor connection due to unstable solder fillet formation between mounting terminals during mounting.
(1)本発明に係る表面実装水晶発振器は、セラミックスからなる平面視矩形を有する底壁と枠壁との積層で形成される凹部を有する容器本体と、前記凹部に水晶振動子および該水晶振動子と共に発振回路を構成する回路等を集積したICチップとを収容してなり、前記水晶振動子が収容された凹部を密閉すると共に外部電磁界から遮蔽する金属カバーと、前記容器本体の前記金属カバーとは反対面に接地端子を含む複数の実装端子を具備する表面実装用の水晶発振器である。 (1) A surface-mount crystal oscillator according to the present invention includes a container body having a recess formed by laminating a bottom wall and a frame wall having a rectangular shape made of ceramics, and a crystal resonator and the crystal vibration in the recess. And an IC chip in which a circuit constituting an oscillation circuit and the like are integrated together with a child, and a metal cover that seals a concave portion in which the crystal resonator is accommodated and shields it from an external electromagnetic field, and the metal of the container body A surface-mount crystal oscillator having a plurality of mounting terminals including a ground terminal on the opposite side of the cover.
(2)本発明に係る表面実装水晶発振器に収容される前記ICチップは、その内部で共通に接続された接地端子を2個有しており、その一方は前記容器本体の底壁に形成された配線パターンと前記枠壁に形成されたビアホールを通して前記実装端子の接地端子に接続される第1の導電路に接続されている。 (2) The IC chip housed in the surface-mount crystal oscillator according to the present invention has two ground terminals commonly connected therein, one of which is formed on the bottom wall of the container body. The first conductive path connected to the ground terminal of the mounting terminal through a wiring pattern and a via hole formed in the frame wall.
(3)前記ICチップに有する前記接地端子の他方は前記容器本体の底壁に形成された前記配線パターンとは別の配線パターンと前記枠壁に形成されたビアホールを通して前記金属カバーに接続する第2の導電路に接続されている。 (3) The other of the ground terminals of the IC chip is connected to the metal cover through a wiring pattern different from the wiring pattern formed on the bottom wall of the container body and a via hole formed in the frame wall. 2 conductive paths.
(4)前記枠壁は前記底壁の一主面と他主面のそれぞれに積層されたものとすることができる。この場合、前記底壁とその一主面に積層される第1枠壁で形成される第1凹部に前記水晶振動子を収容し、前記底壁とその他主面に積層される第2枠壁で形成される第2凹部に前記ICチップを収容する。 (4) The frame wall may be laminated on one main surface and the other main surface of the bottom wall. In this case, the crystal frame is housed in a first recess formed by the bottom wall and a first frame wall stacked on one main surface thereof, and a second frame wall stacked on the bottom wall and the other main surface. The IC chip is accommodated in the second recess formed in step (b).
(5)前記枠壁は前記底壁の一主面にのみ積層されたものとすることができる。この場合、前記底壁とその一主面に積層される前記枠壁で形成される凹部に前記水晶振動子と前記ICチップを共に収容する。 (5) The frame wall may be laminated only on one main surface of the bottom wall. In this case, both the crystal resonator and the IC chip are accommodated in a recess formed by the bottom wall and the frame wall laminated on one main surface thereof.
(6)前記第2の導電路の引き回し長さは、前記第1の導電路の引き回し長さより長く形成され、前記金属カバーからの前記ICチップの端子と前記実装端子への伝熱量を低減する。 (6) The routing length of the second conductive path is formed longer than the routing length of the first conductive path, and reduces the amount of heat transfer from the metal cover to the terminals of the IC chip and the mounting terminals. .
(7)前記ICチップは、発振回路に加えて温度補償回路を集積したものを用いることができる。なお、前記ICチップとしては、温度制御回路など、既知の水晶発振器を旺盛する各種の付帯回路を集積したものとすることもできる。 (7) As the IC chip, an IC chip in which a temperature compensation circuit is integrated in addition to the oscillation circuit can be used. In addition, as said IC chip, the various incidental circuits which flourish a known crystal oscillator, such as a temperature control circuit, can also be integrated.
(8)本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形が可能であることは言うまでもない。 (8) It goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the technical idea of the invention described in the claims.
上記の構成とした本発明に係る表面実装水晶発振器によれば、水晶振動子の収容部を密閉すると共に、水晶振動子への外部電磁界を遮蔽する金属カバーの接地経路とICチップの接地経路が同一であることに起因するリフロー等を用いた加熱実装時の実装端子と回路基板の電極パッドとの接続不良が回避される。 According to the surface-mounted crystal oscillator according to the present invention having the above-described configuration, the quartz resonator housing is sealed, and the ground path of the metal cover and the ground path of the IC chip that shield the external electromagnetic field to the crystal resonator This prevents the connection failure between the mounting terminal and the electrode pad of the circuit board at the time of heat mounting using reflow or the like due to the same.
また、ICチップの端子を接合している半田が表面実装水晶発振器を実装する上記リフロー等での加熱処理により再溶融して当該端子の接合に不良が発生するのを回避できる。 Further, it can be avoided that the solder joining the terminals of the IC chip is remelted by the heat treatment in the reflow or the like for mounting the surface mount crystal oscillator to cause a defect in the joining of the terminals.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照した実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る表面実装発振器の実施例1の説明図である。図1(a)は縦断面図を、図1(b)は図1(a)を太矢印A方向からみた表面実装発振器の底面を示す。この底面は適用機器の回路基板等への実装面である。実施例1の表面実装発振器100は、平面視矩形状とした積層セラミックスシート(グリーンシート)で構成される底壁1a,1b、第1枠壁1c、第2枠壁1d,1eからなる容器本体1に、水晶振動子2とICチップ3を収容して構成される。なお、底壁や枠壁の上記積層数は一例である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of
容器本体1は、前記した従来例と同様の積層セラミックスシートで形成した底壁1a,1bの一主面(図1の紙面上側面:底壁1a側)に第1枠壁1cで形成される第1凹部12を有する。この第1凹部12に水晶振動子2が収容されている。
The
底壁1a,1bの他主面(図1の紙面下側面:底壁1b側)に第2枠壁1d,1eで形成される第2凹部13を有し、この第2凹部13には図1(B)に示したように、ICチップ3が収容されている。この第2枠壁1d,1eの開口端面にはICチップ3と電気的に接続した平面実装用の実装端子4を複数(実施例1では、四隅に各1個、計4個:4a,4b,4c,4d)有する。ICチップ3の端子31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31fと平面実装用の端子(以下、単に実装端子とも称する)4(4a,4b,4c,4d)との電気的接続はセラミックスシートに設けた配線パターン16とビアホール13b、13c等を通して、もしくは容器本体1の側壁面に設けた切り欠き(キャスタレーション)に形成した接続導体(同じく、図示せず)を通して行われる。
The other main surface of the
容器本体1は、このようなセラミックスシートの積層体を焼成して形成される。なお、実装端子4は第2枠壁1eの開口端面に金属(タングステン:Wやモリブデン:Moなどの高融点金属)を焼成してメタライズ層を形成後、電界メッキ等によってニッケル(Ni)膜と金(Au)膜を順次にメッキして形成される。
The
水晶振動子2は、水晶片(水晶ブランク)の両主面に形成した励振電極を、例えばその一端部両側に引出電極を延出し、容器本体1の一主面の第1凹部12の底面に形成した水晶端子11に、例えばシリコーン樹脂に銀粒子などの導電性フィラーを混入した導電性接着剤5によって固着される。そして、第1枠壁1cの開口端面に設けた金属リング6にシーム溶接によって金属カバー7を接合して密閉封入する。なお、開口端面の金属リング6の下地に高融点金属のメタライズ層61が形成されている。このような構造は前記した従来のものと同様である。
The
なお、ICチップ3と第2凹部13の内壁を埋めて、所謂アンダーフィルと称する樹脂が充填される(図示を省略)。この樹脂をICチップ3の背面(第2凹部13の開口側面)にも保護樹脂として塗布することができる。また、この背面の樹脂に替えて、ICチップ3の背面に予め保護樹脂フィルムを設けておくこともできる。
The inner walls of the
その後、水晶振動子2の振動特性を容器本体1に設けた図示しない検査端子によって測定して不良品を排除した後、容器本体1の第2凹部13にICチップ3が搭載、収容される。ICチップ3には、端子(IC端子)31(31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31f)が図示した配置で形成されている。IC端子31aはVc端子、IC端子31bと31eは水晶端子11と接続した水晶接続端子、IC端子31c−1と31c−2はICチップ3の内部に設けたIC内部配線20で相互に同電位接続した接地(GND)端子、IC端子31dは出力端子、IC端子31fはVcc端子である。
Thereafter, the vibration characteristics of the
ICチップ3のIC端子31c−1は底壁に設けたビアホール13d、内層導体18b、第1枠壁に設けたビアホール13aを通して金属カバー7に接続している。ICチップ3のIC端子31c−2は第2凹部13の底面に設けた配線パターン16と第2枠壁に設けたビアホール13bを通して実装端子4bに接続している。ICチップ3のIC端子31c−1とIC端子31c−2はICチップ3の内部で同電位相互に接続されており、金属カバー7は実装端子4bに接続している。
The
容器本体1の第2凹部13にICチップ3を搭載して収容する際には、第2凹部13を上向きにして、ICチップ3のIC端子31(31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31f)が設けられた面を底壁1bに対向させ、その各対応する電極パッド17のそれぞれにIC端子31(31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31f)を位置付ける。IC端子31には金バンプ(Auバンプ)8(8a,8b,8c−1,8c−2,8d,8e,8f)が超音波熱圧着などの手段で固着されている。上記のようにICチップ3を位置付けし、加熱加圧した状態で超音波を印加して金バンプ8(8a,8b,8c−1,8c−2,8d,8e,8f)と対応する各電極パッド17を接合する。
When the
このように構成した表面実装発振器100を適用機器の回路基板等に実装する際には、前記図4で説明したように、回路基板等に形成された電極パッドにクリーム半田を塗布し、これをリフロー処理する。本実施例に係る表面実装発振器100では、前記した構成、すなわちリフロー時における金属カバー7からの熱が実装端子4の特定の端子に直接伝達され、端子間で不均一な半田溶融がない構成としたことで、前記したマンハッタン現象などの実装不良の発生が阻止される。
When the surface-mounted
以上のように、実施例1によれば、金属カバー7からIC端子31c−1,31c−2を通って接地端子4bに至る第2導電路は、IC端子31c−2を通って接地端子4bに至る第1導電路よりも長い。従来技術で説明したようなマンハッタン現象などの半田付け不良は発生しない。また、特定のIC端子に金属カバー7からの高熱が伝達されることもないので、ICチップのIC端子に半田付け不良が生じることもない高信頼性の表面実装発振器を提供できる。
As described above, according to the first embodiment, the second conductive path from the
図2は、本発明に係る表面実装発振器の実施例2の説明図である。図2(a)は縦断面図を、図2(b)は図2(a)を太矢印A方向からみた表面実装発振器の底面を示す。この底面は適用機器の回路基板等への実装面である。なお、実施例2に係る表面実装水晶発振器では、実装端子を設ける実装面は底壁の平面そのものであるため、実施例1を説明する図1(a)に示されたように、ICチップ3は実装面に露出していない。そのため、図2(b)ではICチップ等を鎖線で仮想的に示してある。
FIG. 2 is an explanatory diagram of
実施例2の表面実装発振器100は、実施例1と同様に、平面視矩形状とした積層セラミックスシート(グリーンシート)で構成される底壁1a,1b、第枠壁1c,1d,1eからなる容器本体1の共通の凹部14に、水晶振動子2とICチップ3を上下に収容して構成される。なお、底壁や枠壁の上記積層数は一例である。
Similar to the first embodiment, the surface-mounted
容器本体1は、前記した従来例と同様の積層セラミックスシートで形成した底壁1a,1bの一主面(図1の紙面上側面:底壁1a側)に枠壁1c,1d,1eで形成される共通凹部14を有する。この共通凹部14の底側にICチップ3が収容されると共に、枠壁1d,1cで形成される段差に水晶振動子2の一端を固定支持している。
The
底壁1a,1bの他主面(実装面、図2の紙面下側面:底壁1b側)には、ICチップ3と電気的に接続した平面実装用の実装端子4を複数(実施例1では、四隅に各1個、計4個:4a,4b,4c,4d)有する。ICチップ3と平面実装用の端子(実装端子)4との電気的接続はセラミックスシートに設けた導体パターン16,18とビアホール13b,13cを通して、もしくは容器本体1の側壁面に設けた切り欠き(キャスタレーション)に形成した接続導体(同じく図示せず)を通して行われる。
On the other main surface of the
容器本体1は、このようなセラミックスシートの積層体を焼成して形成される。なお、実装端子4は底壁1bの縁部分近傍に金属(タングステン:Wやモリブデン:Moなどの高融点金属)を焼成してメタライズ層を形成後、電界メッキ等によってニッケル(Ni)膜と金(Au)膜を順次にメッキして形成される。
The
水晶振動子2は、実施例1のものと同様で、枠壁1dに形成した段部に設けた水晶端子11に、例えばシリコーン樹脂に銀粒子などの導電性フィラーを混入した導電性接着剤5によって固着される。そして、水晶振動子2の振動周波数(発振周波数)を調整した後、第1枠壁1cの開口端面に設けた金属リング6にシーム溶接によって金属カバー7を接合して密閉封入する。なお、開口端面の金属リング6の下地に高融点金属のメタライズ層61が形成されている。このような構造は前記したものと同様である。
The
なお、共通凹部14の底面とICチップ3の間を埋めて、所謂アンダーフィルと称する樹脂が設けられる(図示せず)。
A so-called underfill resin is provided to fill the space between the bottom surface of the
ICチップ3には、IC端子31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31fが図示した配置で形成されている。IC端子31aはVc端子、IC端子31bと31eは水晶端子11と接続した水晶接続端子、IC端子31c−1と31c−2はIC内部で相互に同電位接続した接地(GND)端子、IC端子31dは出力端子、IC端子31fはVcc端子である。これは、実施例1のものと同様である。
On the
ICチップ3のIC端子31c−1は底壁に設けたビアホール13c、内層導体18、枠壁に設けたビアホール13aを通して金属カバー7に接続している。ICチップ3のIC端子31c−2は共通凹部14の底面に設けた配線パターン16と枠壁に設けたビアホール13b、を通して接地端子である実装端子4bに接続している。ICチップ3のIC端子31c−1とIC端子31c−2はICチップ3の内部で、IC内部配線20により同電位相互に接続されている。すなわち、金属カバー7は、ビアホール13a、内装導体18、ビアホール13c、IC端子31c−1、IC内部配線20、IC端子31c−2、配線パターン16、ビアホール13bを通して接地端子である実装端子4bに接続しているので、金属カバー7の高熱は直接実装端子4bに伝導しない。
The
ICチップ3は、共通凹部14を上向きにして、ICチップ3のIC端子31(31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31f)が設けられた面を共通凹部14の底壁1aに設けられた各対応する電極パッド17のそれぞれに上記IC端子31(31a,31b,31c−1,31c−2,31d,31e,31f)を位置付ける。IC端子31には金バンプ(Auバンプ)8(8a,8b,8c−1,8c−2,8d,8e,8f)が超音波熱圧着などの手段で固着されている。ICチップ3を位置付けした状態で、加熱加圧し、超音波を印加して金バンプ8(8a,8b,8c−1,8c−2,8d,8e,8f)と対応する各電極パッド17を接合する。
The
このように構成した表面実装発振器100を適用機器の回路基板等に実装する際には、前記図4で説明したように、回路基板等に形成された電極パッドにクリーム半田を塗布し、これをリフロー処理する。本実施例に係る表面実装発振器100では、前記した構成としたことで、リフロー時に金属カバー7からの高熱は実装端子4bも含めて、どの実装端子にも直接伝達されない。
When the surface-mounted
実施例2によっても、金属カバー7からIC端子31c−1,31c−2を通って接地端子4bに至る第2導電路は、IC端子31c−2を通って接地端子4bに至る第1導電路よりも長い。従来技術で説明したようなマンハッタン現象などの半田付け不良は発生しない。
Also in the second embodiment, the second conductive path from the
本発明は、上記実施例で説明した水晶発振器に限るものではなく、同様のアンダーフィルを用いる圧電部品、MEMS、その他の平面実装用の微小電子部品にも適用できる。 The present invention is not limited to the crystal oscillator described in the above embodiment, but can also be applied to piezoelectric parts using the same underfill, MEMS, and other microelectronic parts for planar mounting.
1・・容器本体、2・・水晶振動子、3・・ICチップ、4・・実装端子、5・・導電性接着剤、6・・金属リング、7・・金属カバー(蓋体)、8・・金バンプ、11・・水晶端子、12・・第1凹部、13・・第2凹部、14・・共通凹部、16・・配線パターン、17・・電極パッド、18・・内層導体、19・・半田、20・・IC内部配線、31・・IC端子、100・・表面実装発振器。 1 .. Container body, 2 .. Crystal resonator, 3 .. IC chip, 4 .. Mounting terminal, 5 .. Conductive adhesive, 6 .. Metal ring, 7 .. Metal cover (lid), 8 ··· Gold bumps, 11 ·· Crystal terminals, 12 · · First recess, 13 · · Second recess, 14 · · Common recess, 16 · · Wiring pattern, 17 · · Electrode pad, 18 · · Inner layer conductor, 19 .. Solder, 20 ... IC internal wiring, 31 ... IC terminal, 100 ... Surface mount oscillator.
以上のように、実施例1によれば、金属カバー7からIC端子31c−1,31c−2を通って接地端子4bに至る第2導電路は、IC端子31c−2を通って接地端子4bに至る第1導電路よりも長い。従来技術で説明したようなマンハッタン現象などの半田付け不良は発生しない。
As described above, according to the first embodiment, the second conductive path from the
Claims (5)
前記ICチップは、その内部で接続した接地のためのIC端子を2個有し、その一方は前記容器本体の底壁に形成された配線パターンと前記枠壁に形成されたビアホールを通して前記実装端子の接地端子に接続される第1の導電路に接続され、前記接地端子の他方は前記容器本体の底壁に形成された前記配線パターンとは異なる配線パターンと前記枠壁に形成されたビアホールを通して前記金属カバーに接続する第2の導電路に接続されていることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。 An IC in which a container body having a recess formed by laminating a bottom wall having a rectangular shape in plan view and a frame wall made of ceramics, and a crystal oscillator and a circuit constituting an oscillation circuit together with the crystal oscillator are integrated in the recess A plurality of mountings including a metal cover that contains a chip, seals a recess in which the crystal resonator is housed and shields it from an external electromagnetic field, and a ground terminal on the opposite surface of the container body from the metal cover A surface mount crystal oscillator having a terminal,
The IC chip has two IC terminals for grounding connected therein, one of which is the mounting terminal through a wiring pattern formed on the bottom wall of the container body and a via hole formed on the frame wall. The other of the ground terminals is connected to a wiring pattern different from the wiring pattern formed on the bottom wall of the container body and a via hole formed on the frame wall. A crystal oscillator for surface mounting, which is connected to a second conductive path connected to the metal cover.
前記枠壁は前記底壁の一主面と他主面のそれぞれに積層されており、前記底壁とその一主面に積層される第1枠壁で形成される第1凹部に前記水晶振動子が収容され、前記底壁とその他主面に積層される第2枠壁で形成される第2凹部に前記ICチップが収容されていることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。 In claim 1,
The frame wall is laminated on one main surface and the other main surface of the bottom wall, and the quartz crystal vibration is formed in a first recess formed by the bottom wall and a first frame wall laminated on the one main surface. A crystal oscillator for surface mounting, wherein a child is housed, and the IC chip is housed in a second recess formed by a second frame wall laminated on the bottom wall and the other main surface.
前記枠壁は前記底壁の一主面にのみ積層されており、前記底壁とその一主面に積層される前記枠壁で形成される凹部に前記水晶振動子と前記ICチップが共に収容されていることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。 In claim 1,
The frame wall is laminated only on one main surface of the bottom wall, and both the crystal resonator and the IC chip are accommodated in a recess formed by the bottom wall and the frame wall laminated on the one main surface. A crystal oscillator for surface mounting, characterized in that
前記第2の導電路の長さは、前記第1の導電路の長さより長いことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。 In claim 1,
The surface-mount crystal oscillator, wherein the length of the second conductive path is longer than the length of the first conductive path.
前記ICチップは温度補償回路を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の表面実装用の水晶発振器。 In claim 1,
The surface-mount crystal oscillator according to claim 1, wherein the IC chip includes a temperature compensation circuit.
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