JP2556465Y2 - 表面実装型共振子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はプリント基板の表面に接
合する表面実装型共振子に関するものであり、特に端子
電極の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表面実装型共振子は、電子機器、通信機
器などに多用される発振回路の一部を構成するものであ
り、圧電振動子及び圧電振動子と接続する入出力用容量
を備えたものがある。

【０００３】本出願人は、先に、図５、６、７に示すよ
うに、基板１、基板１表面に形成された３つの帯状導体
１１、１２、１３、帯状導体１１、１２と接続する圧電
振動子２及び蓋体３とから構成されていた表面実装型共
振子を提案した。

【０００４】基板１表面には帯状導体１１、１２、１３
が形成され、基板１裏面には幅方向全体にわたり各帯状
の端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅが形成され、帯状導
体１１、１２、１３と端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ
とが基板１の端面を介して接続されている。

【０００５】上述の表面実装型共振子は、図４のコルピ
ッツ発振回路の一部（図中鎖線で囲まれる）を形成し、
基板１表面の帯状導体１１、１３及び１２、１３との間
で生じる容量は入出力容量成分Ｃ１、Ｃ２に対応してい
る。そして、帯状導体１１、１２に接続する圧電振動子
２は振動子Ｘに対応し、端子電極１１ｅは端子Ｔ１に、
端子電極１２ｅは端子Ｔ２に、端子電極１３ｅは端子Ｔ
３に夫々対応する。

【０００６】これにより、構成部品点数が少なく、且つ
入出力容量成分Ｃ１、Ｃ２を内蔵する表面実装型共振子
を達成することができる。

【０００７】このような表面実装型共振子をプリント基
板に実装するには、先ず、端子電極１１ｅ、１２ｅ、１
３ｅが接合される配線パッド３１ｅ、３２ｅ、３３ｅ上
にクリーム状半田を１００〜２００μｍ印刷塗布し、そ
の上に表面実装型共振子を載置、押圧する。その後、他
の表面実装型電子部品とともにリフロー炉でクリーム状
半田を溶融して半田接合を行っている。

【０００８】

【従来技術の課題】上述のようなコルピッツ発振回路の
一部を成す表面実装型共振子では、基板１の帯状導体１
１、１３及び１２、１３との間で生じる入出力容量成分
Ｃ１、Ｃ２を設計値にするために、基板１の誘電率を大
きな値にとり、帯状導体１１、１３及び１２、１３の間
隔を０．８〜１．２ｍｍ程度に設定し、端子電極１１
ｅ、１３ｅ及び１２ｅ、１３ｅの間隔は０．８〜１．２
ｍｍ程度に設定していた。

【０００９】このため、プリント基板３０に表面実装型
共振子を実装する際に、表面実装型共振子を上部から押
圧した時、クリーム状半田３２が端子電極１１ｅ、１２
ｅ、１３ｅの間で、主に基板１の長手方向（図３中矢印
ｘで示す）に拡がり易く、結果として、図８に示すよう
に端子電極１１ｅと１３ｅ、１２ｅと１３ｅに対応する
配線パッド３１ｅ、３２ｅ、３３ｅとが互いに短絡して
しまうことがあり、表面実装信頼性が充分に得られない
という問題点があった。

【００１０】この問題点を解決するためには、端子電極
１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ及び配線パッド３１ｅ、３２
ｅ、３３ｅの幅を細くすることで、クリーム状半田が押
圧により押し拡げられても短絡には起こらないようにで
きるが、プリント基板への接合強度が低下し、実用に供
することができない。

【００１１】ここで、プリント基板への接合強度はプリ
ント基板の曲げ試験により評価されるが、表面実装型共
振子に発生する応力は、裏面ではＴ字はくりモードの
力、また、共振子端面の剪断力である。ディメンション
の違い等により両者を直接比較することはできないが、
一般に剪断力は大きな値を示することが知られている。
この剪断力は共振子端面に形成された端子電極１１ｅ、
１２ｅ、１３ｅに接続された部分で発生する。すなわち
共振子端面の電極幅がプリント基板への接合強度を大き
く支配し、共振子裏面に設けられた端子電極１１ｅ、１
２ｅ、１３ｅは、特に中央部は接合強度に殆ど影響しな
いと考えられる。

【００１２】本考案は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は表面実装信頼性が充分に得られ
る端子電極構造を有する表面実装型共振子を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本考案によれば、誘電体
基板の表面、一対の端面及び裏面の４面に延びる３つの
帯状導体を並設するとともに、該誘電体基板の表面に、
前記帯状導体と接続する電極が形成された圧電振動素子
を被覆するように蓋体を接合して成る表面実装型共振子
において、前記各帯状導体の両端部は、前記誘電体基板
の裏面に所定間隔をもって対向するように配置されて端
子電極を構成するとともに、前記両側の帯状導体と中央
の帯状導体間で２つの容量成分を形成し、且つ前記誘電
体基板表面の中央の帯状導体の上部にギャップを有する
状態で前記圧電振動素子を配置するとともに、前記圧電
振動素子の振動電極を、前記誘電体基板表面の両側の帯
状導体に接続した表面実装型共振子である。

【００１４】

【作用】本考案の構造によれば、例えば基板表面に形成
した帯状導体が基板の端面を介して基板裏面側で端子電
極を構成する。この端子電極が基板の幅方向の両端部に
夫々分割して形成される。

【００１５】従って、プリント基板実装において、クリ
ーム状半田を塗布し、表面実装型共振子を押圧した際、
過剰のクリーム状半田が、従来のように基板の長手方向
と、基板の幅方向の両端部に形成された端子電極間にも
拡がることになり、従来に比較して、隣接する端子電極
の間で拡がったクリーム状半田による短絡を有効に抑え
ることができる。

【００１６】また、表面実装型共振子の端面の電極幅を
十分にとることにより、上記クリーム状半田による短絡
防止と表面実装時の接合強度を同時に満足できるような
最適化を行った。

【００１７】これにより、表面実装時の接合強度を維持
しつつ、接合信頼性が大きく向上する表面実装型共振子
となる。

【００１８】

【実施例】以下、本考案の表面実装型共振子を図面に基
づいて詳説する。図１は本考案の表面実装型共振子の構
造を示す断面図であり、図２は表面実装型共振子に使用
する基板の裏面平面図である。尚、表面実装型共振子の
基板の表面側平面は図６を用いて説明する。

【００１９】図において、表面実装型共振子は、セラミ
ック基板１と、該セラミック基板１表面に形成された帯
状導体１１、１２、１３、圧電振動子２と、該圧電振動
子２を気密封止する蓋体３とを備えている。

【００２０】セラミック基板１（以下、単に基板と記
す）は、チタン酸バリウム、チタン酸ランタン、チタン
酸カルシウム、アルミナ等の誘電体磁器材料からなり、
表面側主面には、図６に示すように帯状導体１１、１
２、１３が形成されている。また、基板１の裏面側には
図２に示すように共振子の端子電極１１ａ、１１ｂ、１
２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂが基板１の端部に独立し
て形成されている。

【００２１】この基板１の表面側の帯状導体１１、１
２、１３は基板１の端面を介して端子電極１１ａ、１１
ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと接続している。
具体的には、帯状導体１１の一端は端面導体１１ｃを介
して端子電極１１ａと接続しており、他端は端面導体１
１ｄを介して端子電極１１ｂと接続している。尚、帯状
導体１２、１３についても、端面導体１２ｃ、１２ｄ、
１３ｃ、１３ｄを介して端子電極１２ａ、１２ｂ、１３
ａ、１３ｂと接続している。

【００２２】上述の帯状導体１１、１２、１３、端子電
極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ及
び端面導体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、
１３ｄは、Ａｇなどの導電性粉末を含有するペーストを
印刷・焼成することにより形成される。

【００２３】上述の基板１の構成により、表面側の帯状
導体１１と１３の間で所定容量成分が得られ、また帯状
導体１２と１３の間で、所定容量成分が得られることに
なる。所定容量成分の一方が図４における容量Ｃ１とな
り、他方が容量Ｃ２となる。

【００２４】圧電振動子２は、圧電材料からなる圧電基
板２１と圧電基板２１の両主面に夫々設けられた電極２
２ａ、２２ｂとから構成されている。圧電基板３１の上
面に形成された電極２２ａは圧電基板２１の一方側に延
び、また圧電基板３１の下面に形成された電極２２ｂは
圧電基板２１の他方側に延びている。

【００２５】このような構造の圧電振動子２は導電性接
着剤５ａ、５ｂによって、基板１上に接続・配置され
る。即ち、圧電振動子２の電極２２ａが基板１表面の帯
状導体１１に接続し、電極２２ｂが基板１表面の帯状導
体１２に接続している。

【００２６】これにより、図４に示すようなコルピッツ
発振回路の鎖線で示す部分が構成される。尚、図４のＸ
は圧電振動子２に対応する。また 端子Ｔ１は端子電極
１１ａ、１１ｂに対応し、端子Ｔ２は端子電極１２ａ、
１２ｂに対応し、端子Ｔ３は端子電極１３ａ、１３ｂに
対応する。

【００２７】蓋体３は、セラミック、樹脂などからな
り、筺体状を成し、基板１上の圧電振動子２を保護する
ために、封止用接着剤６を介して被覆・封止されてい
る。

【００２８】実際には、蓋体３の側内壁に段差３ａを設
け、この段差３ａ部分にあらかじめ導電性接着剤５ａ、
５ｂを塗布し、圧電振動子２を載置し、圧電振動子２と
基板１との間に充分ギャップが形成されるように再に充
分な量の導電性接着剤５ａ、５ｂを塗布し、基板１に蓋
体３を封止することにより、圧電振動子２の各電極２２
ａ、２２ｂと帯状導体１１、１２との接続が達成され
る。

【００２９】本考案の特徴的なことは、基板１の裏面側
の端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、
１３ｂが基板１の表面側の帯状導体１１、１２、１３と
接続して、且つ夫々が独立して形成されている。

【００３０】これにより、図３に示すようにプリント基
板３０に端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１
３ａ、１３ｂと接合される配線パッド３１ａ、３１ｂ、
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ上にクリーム状半田を
１００〜２００μｍ塗布し、表面実装型共振子を載置・
押圧した時に、過剰のクリーム状半田３１が配線パッド
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂの外
側に拡がるが、この時、基板の長手方向（矢印ｘ）及び
基板の幅方向（矢印ｙ）の両方向に拡がるため、隣接す
る端子電極、例えば端子電極１１ａと１３ａに対応する
配線パッド３１ａ、３３ａから拡がったクリーム状半田
３１が互いに短絡することが有効に抑えることができ、
実装接合の信頼性を損なうことがない。

【００３１】また、図４から明らかなように、回路的に
は帯状導体１１と１３及び１２と１２、１３との間で生
じる容量Ｃ１とＣ２とがお互いに圧電振動子Ｘを中心と
して対称となっている。このため、プリント回路基板３
０上の配線パッド３１ａ、３１ｂに端子電極１１ａ、１
１ｂを、配線パッド３２ａ、３２ｂに端子電極１２ａ、
１２ｂを接合しても、また配線パッド３２ａ、３２ｂに
端子電極１１ａ、１１ｂを、配線パッド３１ａ、３１ｂ
を端子電極１２ａ、１２ｂを接合しても電気的には等価
である。即ち、プリント回路基板の実装時において、方
向性を考慮してプリント基板に実装する必要がない。

【００３２】ここで、上述の表面実装型共振子では、入
出力容量値Ｃ１、Ｃ２を数十ｐＦに設定するするため、
基板１の誘電率によっても変動するが、例えば比誘電率
を２８００程度の基板１を用いた場合、帯状導体１１、
１２、１３の間隔を０．８〜１．５ｍｍ程度、幅Ｗを
１．０〜１．７ｍｍに設定する必要がある。

【００３３】本考案者らはこのように制約のある端子電
極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂに
ついて、端子電極間の短絡防止と、プリント基板への接
合強度という観点から端子電極の幅ｗと長さ（基板幅方
向の長さ）ｌとの関係について検討した。

【００３４】その結果、隣接する端子電極に対応する配
線パッドの間隔を、クリーム状半田の拡がりを考慮し、
且つ基板表面側の帯状導体に準拠して０．８〜１．５ｍ
ｍ、ｍｍで、幅ｗを１．０〜１．７ｍｍの範囲において
は、ｗ／ｌ値を０．７〜２．０になるように設定するこ
とが重要であることを知見した。

【００３５】ｗ／ｌ値が上述の範囲内であれば、隣接端
子電極に対応する配線パッド間のクリーム状半田との短
絡が皆無となり、プリント基板との接合強度が６．０ｍ
ｍ以上となる。

【００３６】ここで、電極強度は、プリント基板３０に
表面実装型共振子を半田接合しプリント基板３０の裏面
側から表面実装型共振子の対応する中心部分を所定速さ
で加圧し、プリント基板３０を撓ませる。プリント基板
３０から表面実装型共振子が剥離する時のプリント基板
３０の撓み量で評価した。

【００３７】ｗ／ｌ値が２．０を越えると、幅ｗに対し
て、長さｌが相対的に短くなり、クリーム状半田の拡が
りによる短絡は発生しないものの、半田接合面積が充分
に得られず、プリント基板との接合強度が劣化する。具
体的には前記短絡の発生は０％であったが、電極強度
が、前記撓み量３．５ｍｍ以下となってしまう。尚、通
常の電子部品の電極の強度は、撓み量１〜３ｍｍ程度が
要求されるが、 ｗ／ｌ値が２．０を越えると、強度的
な余裕がない状態である。また、ｗ／ｌ値が０．７未満
では、幅ｗに対して、長さｌが相対的に長くなり

【００３８】また、ｗ／ｌ値が０．７未満では、幅ｗに
対して、長さｌが相対的に長くなり、接合強度は充分に
得られるものの、クリーム状半田の基板１の幅方向（矢
印ｙ）への拡がりが充分にえられず、結果として基板１
の長さ方向に拡がり隣接する端子電極に対応する配線パ
ッドに塗布したクリーム状半田３１と短絡してしまう。
具体的には強度は６．１ｍｍ以上であったが、短絡の発
生率は０．１％以上であった。

【００３９】上述の実施例では、基板１表面の帯状導体
１１、１２、１３と端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、
１２ｂ、１３ａ、１３ｂとの接続を基板端面に形成され
た導体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３
ｄで行ったが、基板端面に凹部又は凸部を設け、該凹部
又は凸部に導体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１３
ｃ、１３ｄを形成してもよい。

【００４０】

【考案の効果】以上、詳述したように、本考案によれ
ば、基板の裏面に形成した端子電極が基板端面を介して
基板表面の帯状導体と接続し、且つ基板裏面においては
夫々独立して形成されているため、プリント基板実装
時、端子電極に対応する配線パッド上に塗布したクリー
ム状半田が拡がっても、隣接する端子電極及び配線パッ
ド間で塗布したクリーム状半田が短絡することがなく、
またプリント基板への取付強度の高い部品、即ち、表面
実装信頼性の高い表面実装型共振子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の表面実装型共振子の構造を示す断面図
である。

【図２】本考案の表面実装型共振子に使用される基板の
裏面側平面図である。

【図３】本考案の表面実装型共振子をプリント基板に実
装したときの半田の拡がり状態を示す概略図である。

【図４】表面実装型共振子を含むコルピッツ発振回路の
等価回路図である。

【図５】従来の表面実装型共振子の構造を示す断面図で
ある。

【図６】表面実装型共振子に使用される基板の表面側平
面図である。

【図７】従来の表面実装型共振子に使用される基板の表
面側平面図である。

【図８】従来の表面実装型共振子をプリント基板に実装
したときの半田の拡がり状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・・圧電振動子 ３・・・・・・・・・・蓋体 ５ａ、５ｂ・・・・・・導電性接着剤 ６・・・・・・・・・・封止用接着剤 １１、１２、１３・・・帯状導体 １１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ・・
・・端子電極 ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ・・
・・配線パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 工藤 一光 (56)参考文献 特開 平２−44806（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−42619（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−8026（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−38411（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−81026（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体基板の表面、一対の端面及び裏面の
   ４面に延びる３つの帯状導体を並設するとともに、該誘
   電体基板の表面に、前記帯状導体と接続する電極が形成
   された圧電振動素子を被覆するように蓋体を接合して成
   る表面実装型共振子において、 前記各帯状導体の両端部は、前記誘電体基板の裏面に所
   定間隔をもって対向するように配置されて端子電極を構
   成するとともに、前記両側の帯状導体と中央の帯状導体
   間で２つの容量成分を形成し、且つ前記誘電体基板表面
   の中央の帯状導体の上部にギャップを有する状態で前記
   圧電振動素子を配置するとともに、前記圧電振動素子の
   振動電極を、前記誘電体基板表面の両側の帯状導体に接
   続したことを特徴とする表面実装型共振子。