JP2015095717A - 表面実装型水晶発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＩＣチップを搭載する凹部の内壁をアンダーフィル材が這い上がって実装端子に絶縁膜を形成することによる実装不良の発生を回避した構造の表面実装型水晶発振器を提供する。【解決手段】多層セラミックシートで成形された容器本体５に振動子を収容する第１凹部３０とＩＣチップを収容する第２凹部４０を有し、第２凹部４０を２層以上の多層セラミックシートの第２の枠壁４で形成し、第２の枠壁４の開口端面に実装端子１９を有し、この実装端子１９を有する開口端面を構成する最上層を含む多層のセラミックシートを当該第２凹部４０の内側に突出させてオーバーハング部２２とした庇を形成し、第２凹部４０に注入したアンダーフィル材の前記実装端子１９の表面への這い上がりを阻止する。【選択図】図１
Description
本発明は、表面実装用の水晶発振器に係り、特に水晶振動子と共に容器本体に搭載されるＩＣチップを保護するアンダーフィル材の不要な流動を防止して実装不良を回避した表面実装型水晶発振器に関する。
モバイル端末を含む各種電子機器に使用される表面実装型水晶発振器の典型的な構成は次のとおりである。すなわち、セラミックシートなどの絶縁材からなる底壁の両側にそれぞれ枠壁を積層して形成した凹部（部屋、キャビティ）を背中合わせに設けて容器本体とし、一方の凹部に水晶振動片を収容し、他方の凹部には水晶振動子と共に発振回路や温度補償回路などを構成するＩＣチップ等の電子部品（以下、単にＩＣチップと称する）を搭載している。
図５は、表面実装型水晶発振器例の説明図で、（ａ）はＩＣチップを搭載した凹部の端面に実装端子を設けた側の外観斜視図、（ｂ）は水晶振動子を収容した凹部に金属カバーで封止した側の外観斜視図である。セラミックシートで成形した容器本体５は一方の凹部にＩＣチップ１０が搭載され、このＩＣチップの底面を含む周囲にアンダーフィル２０が充填されている。そして、この凹部の開口端面には複数の実装端子１９が設けられている。容器本体５の他方の凹部には、水晶振動子７が収容され、金属カバー（蓋体、あるいはリッドとも称する）１８で封止されている。
上記したように、水晶振動子７を収容した一方の凹部の開口は金属カバー１８で封止される。ＩＣチップ１０等の電子部品を搭載した他方の凹部には、当該ＩＣチップを保護するためにエポキシ樹脂などの樹脂材（アンダーフィル材）を流し込んで硬化させたアンダーフィル２０を設けている。また、ＩＣチップ等の電子部品を搭載した凹部を構成する枠壁の端面（表面実装型水晶発振器の背面）には、適用機器の基板等に有するパッド等に接合するための実装端子１９が複数設けてある。
ＩＣチップ等の電子部品を搭載した凹部に設けるアンダーフィル２０は、当該凹部にＩＣチップ１０を搭載後、容器本体５の底壁とＩＣチップの間にアンダーフィル材を充填し、ＩＣチップの側面、あるいは上面までが当該凹部に埋設されるようにアンダーフィル材を注入する。注入されたアンダーフィル材は、その後の製造工程で硬化され、ＩＣチップ１０を容器本体５に固定する。この種の従来技術を開示したものとしては、特許文献１、特許文献２を挙げることができる。
アンダーフィル材は、ＩＣチップと容器本体の底壁及び凹部の枠壁内表面の隙間に浸透し易いように粘度の低いものが用いられる。セラミックシートの表面は粗いため、水晶発振器の容器本体をセラミックシートで構成したものでは、粘度の低いアンダーフィル材がＩＣチップを搭載した凹部の枠壁内表面を毛細管現象で這い上がり易い。さらに、水晶発振器の小型化により、凹部の枠壁内表面とＩＣチップのクリアランスが狭くなって、アンダーフィル材が這い上がりやすくなっている。
図６は、従来の表面実装型水晶発振器の構成例の説明図で、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図である。この表面実装型水晶発振器の容器本体５は多層のセラミックシートで成形されている。容器本体５は、底壁２と第１枠壁３と第２枠壁４で構成され、底壁２と第１枠壁３が第１凹部３０を形成し、底壁２と第２枠壁４で第２凹部４０を形成している。ＩＣチップ１０は、そのＩＣ端子１１を底壁２の底面に形成された配線パターン１４のパッド１２に半田１３で固着される。
ＩＣチップ１０を搭載した第２凹部４０の開口端面には実装端子１９が設けられている。実装端子１９は表面に金メッキなどの金属膜が設けられている。水晶発振器の低背化で、ＩＣチップを搭載する第２凹部４０が浅くなり、当該第２凹部４０の枠壁４の０内表面を這い上がったアンダーフィル材２０が濡れ性のよい実装端子１９の表面に流動して絶縁膜２０Ａを形成する。
実装端子１９の表面には金メッキ１９Ａが施されており、その表面の濡れ性はアンダーフィル材に対して極めて良好である。そのため、第２凹部４０の枠壁４の０内表面を這い上がったアンダーフィル材は実装端子の表面に塗れ広がって絶縁膜２０Ａを形成する。この絶縁膜は、表面実装型水晶発振器を適用機器の電極パッドなどの半田付けする際、半田付け不良をもたらす。
なお、底壁２と第１枠壁３で形成される第１凹部３０には、水晶保持端子８に導電性接着剤９で固定された水晶振動子７が収容され、開口を金属カバー１８で封止している。水晶振動子７は、水晶片７ａの表裏に励振電極７ｂ，７ｃが形成されており、この励振電極７ｂ，７ｃのそれぞれを一対の水晶保持端子８に固定されている。水晶保持端子８は底壁に内装された配線パターン１４を通してＩＣチップ１０のパッド１２に接続されている。
第１凹部３０を封止する金属カバー１８はコバールが一般的で、開口端面に設けたタングステンあるいはモリブデンなどの高融点金属のメタライズ膜１５、銀ローを好適とするロー材１６、コバールを好適とするシールリング１７を介して抵抗溶接される。なお、実装端子１９の一つは接地端子を構成し、ビア２１に設けた導体膜を通して金属カバー１８に接続されている。
本発明の目的は、ＩＣチップを搭載する凹部の内壁をアンダーフィル材が這い上がって実装端子に絶縁膜を形成することによる実装不良の発生を回避した構造の表面実装型水晶発振器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る表面実装型水晶発振器は、多層セラミックシートで成形された容器本体に振動子収容部とＩＣチップを収容するＩＣチップ搭載部を有し、水晶振動子を収容した前記振動子収容部を金属カバーで封止すると共に、前記ＩＣチップを搭載部に樹脂（アンダーフィル材）の注入と硬化でアンダーフィルを形成してなる。前記振動子収容部は、前記容器本体を構成する底壁の一方の面に第１の枠壁で形成した第１凹部からなり、前記ＩＣチップ搭載部は、前記底壁の他方の面に２層以上の多層セラミックシートの第２の枠壁で形成した第２凹部からなり、前記ＩＣチップ搭載部を構成する前記第２凹部を構成する前記第２の枠壁の開口端面に実装端子を有し、前記実装端子を有する開口端面を構成する最上層を含む多層のセラミックシートを当該第２凹部の内側にオーバーハングさせて庇を形成し、前記第２凹部に注入した前記樹脂液の前記実装端子の表面への這い上がり前記庇で阻止することを特徴とする。
また、本発明は、前記オーバーハング部を第２凹部の開口内端の全周に設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記オーバーハング部を第２凹部の開口内端の前記実装端子に隣接する部分のみに設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記第２凹部を構成する第２の枠壁を構成する多層セラミックシートは２層で構成し、前記２層のセラミックシートの最上層の前記オーバーハング部に庇を形成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記セラミックシートの最上層の前記オーバーハング部の庇を形成する前記第２凹部の底壁に面した表面に金膜を有することを特徴とする。
また、本発明は、前記最上層のセラミックシートと次のセラミックシートの間に金属層を有し、前記オーバーハング部の前記第２凹部の底壁に面した表面に前記金属層が延在して露出して形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記金属層の前記露出している部分の表面に金膜を有することを特徴とする。
また、本発明は、前記第２凹部の底壁に設けられる配線パターンはタングステン、もしくはモリブデンのメタライズ膜にニッケルメッキと金メッキを施したものであり、前記金属層は配線パターンと同じタングステン、もしくはモリブデンのメタライズ膜にニッケルメッキと金メッキを施したもので構成されていることを特徴とする。
容器本体の枠壁層壁を含めて多層のセラミックシートの成形体とし、実装端子を有する開口端面を構成する最上層のセラミックシートあるいは最上層とその下層の２層以上を当該第２凹部の内側にオーバーハングさせることで、実装端子とオーバーハング部の底壁側庇面との間にセラミックシート１層分又は複数層以上の間隔が形成される。アンダーフィル材の這い上がり経路がセラミック１層分長くなるため、第２凹部に注入したアンダーフィル材液の前記実装端子の表面への這い上がりが阻止される。
オーバーハング部は、容器本体の形成の容易さを考慮すれば、第２凹部の開口内端の全周に設けることが望ましい。しかし、ＩＣチップの搭載工程でのＩＣチップ挿入のためのスペースに余裕を持たせたい場合には、当該開口内端の前記実装端子に隣接する部分のみに設ければよい。
前記庇を形成する前記第２凹部の底壁に面した表面に金属膜、あるいはこの金属膜に金膜を形成して庇の濡れ性を大きくし、アンダーフィル材をこの庇部分で十分に濡れ滞留させることで、アンダーフィル材の量の変動に対処することができ、前記実装端子の表面への這い上がりが効果的に阻止される。
以下、本発明の表面実装型水晶発振器を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例１の説明図で、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図である。表面実装型水晶発振器の容器本体５は、２層の底壁２と１層の第１枠壁３、及び２層の第２枠壁４で構成される。底壁２と第１枠壁３で第１凹部３０を形成し、底壁２と第２枠壁４で第２凹部４０を形成している。
底壁２と第１枠壁３で形成される第１凹部３０には、水晶保持端子８に導電性接着剤９で固定された水晶振動子７が収容され、開口を金属カバー１８で封止している。水晶振動子７は、水晶片７ａの表裏に励振電極７ｂ，７ｃが形成されている。この励振電極７ｂ，７ｃのそれぞれは、底壁の底面に有する一対の水晶保持端子８に固定されている。水晶保持端子８は底壁に内装された配線パターン１４を通してＩＣチップ１０のパッド１２に接続されている。
水晶振動子７を収容する第１凹部３０を封止する金属カバー１８はニッケルメッキしたコバールで、開口端面に設けたタングステンあるいはモリブデンなどの高融点金属のメタライズ膜１５の上に銀ロー１６を塗布し、同じくニッケルメッキ（必要に応じて、この上に金メッキを施す）したコバールを好適とするシールリング１７を介して通電したローラー電極で抵抗溶接される。なお、実装端子１９の一つは接地端子を構成し、ビア２１に設けた導体膜を通して金属カバー１８に接続されている。 第２凹部４０に搭載されるＩＣチップ１０は、そのＩＣ端子１１を底壁２の底面に形成された配線パターン１４のパッド１２に金バンプ１３で固着される。
ＩＣチップ１０を搭載した第２凹部４０の開口端面には実装端子１９が設けられている。実装端子１９は表面に金メッキなどの金属膜が設けられている。
ＩＣチップ１０を搭載する第２凹部４０は底壁２と第２枠壁４で形成される。この第２枠壁４は２層のセラミックシートの積層体からなり、第２凹部の開口端を構成する最上層のセラミックシートの端面に実装端子１９が設けられている。本実施例では、第２枠壁４の最上層（２層目）を第２凹部の底面を臨む位置に延在させてオーバーハング部とし、注入されるアンダーフィル材の這い上がりを阻止する庇としている。このオーバーハング部は第２凹部４０の開口内端の全周に設けることもできるが、実装端子が形成されている開口端面に隣接する部分のみに設けることができる。
本実施例によれば、第２凹部に注入したアンダーフィル材である前記樹脂液の前記実装端子の表面への這い上がりが阻止され、実装端子の接続不良の発生を防止できる。
図２は、本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例２の説明図で、（ａ）は図１の（ａ）と同様の要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のオーバーハング部分の拡大図である。本実施例は、ＩＣチップ１０を搭載する第２凹部４０を底壁２と２層の枠壁４で構成し、第２凹部４０の開口端面に位置して、その表面に実装端子１９を形成する最上層のセラミックシートを、当該第２凹部の内側にオーバーハングさせ点は前記実施例１と同様である。
本実施例では、この最上層と、その直下にある第２層のセラミックシートとの間に導体層（金属層）２３を設けた。その他の構成は実施例１と同様なので、説明は省略する。この導体層２３は、配線パターン１４と同様のタングステン、もしくはモリブデンのメタライズ膜にニッケルメッキと金メッキを施したものでよい。金属の表面はセラミックシートに比べてアンダーフィル材の濡れ性が高い。導体層２３はオーバーハング部２２の下側に延在され、庇の仮面に配置される。図２に示したように、注入されたアンダーフィル材は優先的にこの導体層２３に濡れ広がって滞留する。その結果、アンダーフィル材２０の上記最上層のセラミックシートを超えて実装端子の上まで這い上がることは阻止される。
図２の（ｂ）に示したように、オーバーハング部２２の庇に金属を形成する構成を発展させ、上記導体層２３の上にさらに金膜を形成オーバーハング部２２のすることで、アンダーフィル材２０に対する濡れ性を格段に向上させることができる。図示したように、オーバーハング部２２の底壁側の延在面にメッキ等の手段で金膜２３Ａを形成する。この金メッキは、ＩＣチップ１０を搭載するパッド１２に金メッキする際に同時形成することができる。注入されたアンダーフィル材２０が枠壁の内側を這い上がっても、この金膜２３Ａに達すると強い濡れ性により当該金膜の表面に滞留し、実装端子方向に這い上がることはない。
本実施例によっても、第２凹部に注入したアンダーフィル材である前記樹脂液の前記実装端子の表面への這い上がりが阻止され、実装端子の接続不良の発生を防止できる。
図３は、本願発明に係る表面実装型水晶発振器の各実施例に共通のオーバーハング部の形成位置の一例を説明する平面図である。図３は、第２凹部４０の全周にわたってオーバーハング部２２を形成した例を示す。このようにオーバーハング部を形成することによって、注入されるアンダーフィル材が実装端子を設けた開口端面の上の何処にも這い上がることはない。
図４は、本願発明に係る表面実装型水晶発振器の各実施例に共通のオーバーハング部の形成位置の他の例を説明する平面図である。図４は、実装端子１９を設けた第２凹部４０の開口端面における実装端子１９を設けた開口辺にのみオーバーハング部２２を形成した。仮にアンダーフィル材２０がオーバーハング部２２のない辺の上に這い上がったとしても、実装端子には影響を及ぼさない。
また、実装端子１９が最上層で隣接する辺の両方に跨って設けられたものでは、図４に示したオーバーハング部２２を上記跨って設けられた実装端子１９の近傍まで広げればよい。
本発明は、表面実装型水晶発振器に限るものではなく、アンダーフィル材を用いる本発明と同様の課題を持つ電子部品にも適用できる。
１・・・表面実装型水晶発振器
２・・・底壁
３・・・第１枠壁
４・・・第２枠壁
５・・・容器本体
７・・・水晶振動子
８・・・水晶保持端子
９・・・導電性接着剤
１０・・・ＩＣチップ
１１・・・ＩＣ端子
１２・・・パッド
１３・・・金バンプ
１４・・・配線パターン
１５・・・メタライズ膜
１６・・・ロー材（銀ロー）
１７・・・シールリング
１８・・・金属カバー
１９・・・実装端子
２０・・・アンダーフィル
２０Ａ・・・絶縁膜
２１・・・ビア
２２・・・オーバーハング
２３・・・導体パターン
２３Ａ・・・金メッキ
３０・・・第１凹部
４０・・・第２凹部。
２・・・底壁
３・・・第１枠壁
４・・・第２枠壁
５・・・容器本体
７・・・水晶振動子
８・・・水晶保持端子
９・・・導電性接着剤
１０・・・ＩＣチップ
１１・・・ＩＣ端子
１２・・・パッド
１３・・・金バンプ
１４・・・配線パターン
１５・・・メタライズ膜
１６・・・ロー材（銀ロー）
１７・・・シールリング
１８・・・金属カバー
１９・・・実装端子
２０・・・アンダーフィル
２０Ａ・・・絶縁膜
２１・・・ビア
２２・・・オーバーハング
２３・・・導体パターン
２３Ａ・・・金メッキ
３０・・・第１凹部
４０・・・第２凹部。
Claims (8)
- 多層セラミックシートで成形された容器本体に振動子収容部とＩＣチップを収容するＩＣチップ搭載部を有し、水晶振動子を収容した前記振動子収容部を金属カバーで封止すると共に、前記ＩＣチップを搭載部に樹脂の注入と硬化でアンダーフィルを形成した表面実装型水晶発振器であって、
前記振動子収容部は、前記容器本体を構成する底壁の一方の面に第１の枠壁で形成した第１凹部からなり、
前記ＩＣチップ搭載部は、前記底壁の他方の面に２層以上の多層セラミックシートの第２の枠壁で形成した第２凹部からなり、
前記ＩＣチップ搭載部を構成する前記第２凹部を構成する前記第２の枠壁の開口端面に実装端子を有し、
前記実装端子を有する開口端面を構成する最上層を含む多層のセラミックシートを当該第２凹部の内側にオーバーハングさせて庇を形成し、
前記第２凹部に注入した前記樹脂液の前記実装端子の表面への這い上がり前記オーバーハング部の庇で阻止することを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項１において、
前記オーバーハング部は、第２凹部の開口内端の全周に設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項１において、
前記オーバーハング部は、第２凹部の開口内端の前記実装端子に隣接する部分のみに設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記第２凹部を構成する第２の枠壁を構成する多層セラミックシートは２層で構成され、
前記２層のセラミックシートの最上層を前記オーバーハングさせて庇を形成したことを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記セラミックシートの最上層の前記庇の前記第２凹部の底壁に面した表面に金膜を有することを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記最上層のセラミックシートと次のセラミックシートの間に金属層を有し、前記庇の前記第２凹部の底壁に面した表面に前記金属層が延在して露出して形成されていることを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項６において、
前記金属層の前記露出している部分の表面に金膜を有することを特徴とする表面実装型水晶発振器。 - 請求項６又は７において、
前記第２凹部の底壁に設けられる配線パターンはタングステン、もしくはモリブデンのメタライズ膜にニッケルメッキと金メッキを施したものであり、前記金属層は配線パターンと同じタングステン、もしくはモリブデンのメタライズ膜にニッケルメッキと金メッキを施したもので構成されていることを特徴とする表面実装型水晶発振器。
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- 2013-11-11 JP JP2013233274A patent/JP6258007B2/ja active Active
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