JP3101175B2 - 水晶発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高安定な性能を有する水
晶発振器の構成に関するものであり、とくに水晶発振器
を薄型化と小型化と軽量化をする際に必要な水晶振動子
と半導体チップと受動部品とを端子部材内にコンパクト
に設置するための構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における水晶発振器の構成を、
図５と図６とを用いて説明する。図５はセラミックス材
料からなる端子部材１と金属からなるケース３５の容器
から構成する水晶発振器を示す断面図であり、図６は水
晶発振器における周波数の経時変化を示すグラフであ
る。

【０００３】図５で示すように、端子部材１に半導体チ
ップ５とコンデンサなどの受動部品１１とを接合材１５
により固定し、半導体チップ５は金属ワイヤー１９にて
端子部材１に電気的接続を行っている。

【０００４】半導体チップ５と金属ワイヤー１９とは、
信頼性確保の目的で樹脂２１をモールドする。さらにこ
の樹脂２１上面に金属容器に収納した水晶振動子３７を
設置する。

【０００５】従来、この構造の水晶発振器の高さは水晶
振動子３７が厚いため４ｍｍを越えているものが大半で
ある。

【０００６】一方、水晶発振器の性能面では図６に示す
ように、水晶発振器における周波数の経時変化は、曲線
Ａに示すように年間でプラスマイナス１ｐｐｍ以下に抑
える必要がある。

【０００７】このため、これらに用いる水晶振動子３７
は周波数経時変化が、年間でプラスマイナス１ｐｐｍ以
下の高安定なものを採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、携帯電話や自動
車電話では軽薄短小化が進み、それらに用いる水晶発振
器も性能向上はもちろんのこと、薄型化と表面実装化と
軽量化とが必要になっている。

【０００９】前述の薄型化に対し、図５に示すような水
晶発振器の構造では、用いる水晶振動子３７が金属容器
に収納されている。このため、気密封止する際に必要な
ツバ３９が高さ方向で無駄なスペースとなる。

【００１０】さらに水晶振動子３７の全体を薄くしたい
が、その水晶振動子３７に用いる気密端子とケースとの
薄型化が困難である。さらにまた、水晶振動子３７のリ
ード４１が水晶振動子３７の長手方向に有するため、水
晶発振器の底面積が大きくなるという欠点を有する。

【００１１】また、水晶振動子３７を構成する気密端子
とケースとは金属によって構成するため重くなり、軽量
化に対しては対応がなされていないという欠点を有す
る。

【００１２】一方、金属容器に収納せず、裸の水晶片を
用いる場合もある。そのときは、図６の曲線Ｂのように
周波数の経時変化は大きくなり、高安定な特性を有する
水晶発振器は得られない。

【００１３】この原因は端子部材１上に用いた接合材１
５から発生するガスが、裸の水晶片に付着して周波数の
経時変化をもたらすことによる。

【００１４】本発明の目的は、上記課題を解決して、底
面積が小さく、しかも薄型であり、さらに軽量であり、
そのうえ周波数の経時変化が少ない水晶発振器の構造を
を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、外部からの衝撃によ
る水晶振動子の破損や、周波数ずれを防ぐことができ、
発振器の組立工程中のテスト、および水晶振動子の部品
交換が容易にできる水晶発振器の構造を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による水晶発振器の構造は、下記記載の手段
を採用する。

【００１７】本発明の水晶発振器の構造は、外形形状が
四角形で、その厚さ方向に、段差部を設けた四角形状の
凹部を有し、段差部に表面実装型の容器からなる水晶振
動子を接続する第１の配線用導体が配置され、凹部の底
部面に半導体チップと受動部品とを接続する第２の配線
用導体が配置されてなる端子部材と、端子部材の凹部の
上面部に接合するケースとを備える。

【００１８】本発明の水晶発振器の構造は、端子部材の
凹部の底部に、さらに凹部形状を有するキャビティを設
け、そのキャビティの底部に半導体チップと受動部品と
を配置する。

【００１９】本発明の水晶発振器の構造は、段差部の一
部を削除し、削除してできた空間の凹部の底部に、さら
に凹部形状を有するキャビティを設け、そのキャビティ
の底部に受動部品を配置する。

【００２０】本発明の水晶発振器の構造は、第１の配線
用導体と、表面実装型の容器からなる水晶振動子の電極
パッドとの間には、電気的接続を行うとともに、端子部
材に表面実装型の容器からなる水晶振動子を弾性支持す
る金属よりなる弾性部材を有する。

【００２１】本発明の水晶発振器の構造は、弾性部材
は、第１の配線用導体と表面実装型の容器からなる水晶
振動子の電極パッドとの電気的接続を、ケースの内側と
弾性部材との間に水晶振動子をはさみこむことによる圧
接でおこなうように、段差部の上面に設ける。

【００２２】

【作用】本発明の水晶発振器は、表面実装型の水晶振動
子を用いている。このため、発振周波数の経時変化が少
なく、しかも水晶発振器の薄型化が容易にできる。

【００２３】さらに本発明の水晶発振器では、端子部材
の凹部の底部を部分的に、凹部形状を有するキャビティ
を設け、半導体チップと受動部品とを落としこんで配置
することにより、水晶発振器の薄型化が容易にできる。

【００２４】さらに本発明の水晶発振器では、段差部の
一部を削除してできた空間にキャビティを設け、そのキ
ャビティに受動部品を落としこんで配置することによ
り、水晶振動子の下の空間に半導体チップと受動部品と
を効率よく配置でき、水晶発振器の小型化と薄型化とを
容易に達成することができる。

【００２５】さらに本発明の水晶発振器においては、水
晶振動子を弾性部材で弾性支持することにより、外部か
らの衝撃による水晶振動子の破損、周波数変化を防ぐこ
とができる。

【００２６】さらに本発明の水晶発振器においては、第
１の配線用導体と水晶振動子の電極パッドとの電気的接
続で、水晶振動子の電極パッドには接合材を用いず、弾
性部材の圧接でおこなうため、発振器の組立工程中のテ
ストおよび、水晶振動子の部品交換が容易にできる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例における
水晶発振器の構造を説明する。本発明の実施例における
水晶発振器の構造を、図１と図２と図３と図４とを用い
て説明する。

【００２８】図１は本発明の実施例における水晶発振器
の構造を示す斜視図であり、図２は本発明の実施例にお
ける水晶発振器の構造を示す断面図である。図３は本発
明の実施例における水晶発振器の構造を示す断面図であ
り、図４は本発明の実施例に使用する水晶振動子を示す
断面図である。

【００２９】まずはじめに、図１に示すように、セラミ
ックスや、ガラスセラミックスや、ガラスや、ガラスエ
ポキシ樹脂などの絶縁体からなる端子部材１は、コーナ
ー部を除きほぼ四角形であって、端子部材１は厚さ方向
に凹部を設ける。なおこのコーナー部は面取りをしても
よい。

【００３０】凹部内では端子部材１の上部面１２から底
部面１４に向かって、少なくとも１段の段差部１６を設
ける。

【００３１】この段差部１６は、端子部材１と一体構造
物であっても別構造物であってもよい。そして、この段
差部１６には第１の配線用導体７を設けている。

【００３２】端子部材１の底部面１４に設ける第２の配
線用導体９に、チップコンデンサーやバリキャップダイ
オードなどの受動部品１１や、半導体チップ５を接合材
１５（図２参照）を用いて電気的接続を行う。

【００３３】半導体チップ５は、凹部の底部面１４の中
央付近の領域に設け、第２の配線用導体９と金属ワイヤ
ー１９を使用するワイヤーボンディングにて結線する。
ワイヤーボンディングは、金属ワイヤー１９に直径が数
十ミクロンの金（Ａｕ）線やアルミニウム（Ａｌ）線を
用いて、キャピラリー（図示せず）というノズルをガイ
ドにして、半導体チップ５と第２の配線用導体９とを結
線する。金属ワイヤー１９がでるキャピラリーの先端の
形状は、先細りのテーパー形状になっている。

【００３４】したがって、半導体チップ５を凹部の底部
面１４の中央付近に設けることによって、端子部材１の
凹部の壁とキャピラリーの衝突を避けることができる。
とくに、キャピラリーの先細りのテーパー形状部の高さ
が、端子部材１の凹部の壁の高さよりも高い場合に、端
子部材１の凹部の面積を最も小さくでき、ひいては発振
器の底面積を最も小さくすることができる配置である。

【００３５】ここで半導体チップ５の実装は、ワイヤー
ボンディング以外に、半導体チップ５の突起電極を設け
る、この突起電極を第２の配線用導体９にフェイスダウ
ン実装するフリップチップ実装を用いてもよい。

【００３６】さらに、半導体チップ５に湿度による劣化
や、ゴミの付着などの信頼性の問題が生じる内容があれ
ば図３に示すように、半導体チップ５と第２の配線用導
体９とを樹脂２１でモールドしておく。

【００３７】水晶発振器とする場合に必要な水晶振動子
は、図１に示すような表面実装型の容器に収納する薄型
の水晶振動子３を用いる。

【００３８】図４は水晶振動子３を示す断面図であり、
ガラスや、ガラスセラミックスや、セラミックス板から
なる絶縁端子２３に金属導体膜からなる電極パッド２５
を設ける。そして、水晶片３１は固着材３３により電極
パッド２５に接合している。また、蓋２９は、ガラス
や、セラミックスや、金属から構成する。そして真空雰
囲気や、不活性ガス雰囲気にて、絶縁端子２３に封止材
２７により、水晶振動子３内を気密封止している。

【００３９】本発明の実施例に使用する水晶振動子３
は、表面実装型であることに特徴点があり、上記で説明
した構造の水晶振動子以外の構造あっても表面実装型で
あるなば本発明の水晶発振器に搭載が可能である。

【００４０】前述の水晶振動子３は、図１と図２とに示
すように、端子部材１に設ける段差部１６上に設置し、
第１の配線用導体７と水晶振動子３の下面に有する電極
パッド２５とを接合材１５にて電気的接続する。

【００４１】このように、段差部１６は表面実装型の容
器からなる水晶振動子３の両端を保持するように設け、
段差部１６の間の凹部の底部面１４に半導体チップ５
と、受動部品１１を配置し、厚さ方向に水晶振動子３と
立体的に配置することにより、発振器の底面積を小さく
できる。

【００４２】また、水晶振動子３の面積が小さい場合に
は、段差部１６の間の凹部の底部面１４に半導体チップ
５か、あるいは受動部品１１のいずれかを配置し、厚さ
方向に水晶振動子３と立体的に配置してもよい。

【００４３】つまり、段差部１６の間の凹部の底部面１
４にすべての半導体チップ５と受動部品１１を配置しな
くてもよく、すべての半導体チップ５と受動部品１１を
水晶振動子３と立体的に配置しなくてもよい。

【００４４】第１の配線用導体７と水晶振動子３の下面
に有する電極パッド２５とを接合する接合材１５は、ハ
ンダあるいは導電性接着剤からなる。そして、接合材１
５は軟らかい導電性接着剤が衝撃緩和の役割をもつ点か
ら好ましい。

【００４５】さらに、第１の配線用導体７と水晶振動子
３の電極パッド２５との接合材１５を、異方性導電性接
着剤としてもよい。この異方性導電性接着剤は、あるピ
ッチ寸法を有する配線用導体と、電極パッド２５を面接
合する場合に、これらの間に挟み込んで加熱および加圧
して硬化させ接合するもので、隣あう配線用導体や電極
パッド２５には導電性を示さず、加圧方向の導体で挟み
込まれた方向のみに導電性を示す。

【００４６】とくに、導電性接着剤やハンダでの接続が
難しい、細かいピッチの接続に有効である。異方性導電
性接着剤は、電気絶縁樹脂に導電フィラーを分散させた
ものが知られており、硬化前は粘性をもった液体状であ
る。

【００４７】また、水晶振動子３の電極パッド２５（図
４参照）を両端に有する。このために、接続箇所は２箇
所となるがそれ以上でもよい。

【００４８】水晶振動子３が設置された水晶発振器は外
部からのノイズ対策として、金属からなるケース１３を
端子部材１の上部面１２に接合する。ここでは、上部面
１２にコバールなどの金属枠４５をロー付けし、その金
属枠４５にコバールなどの金属からなるケース１３を接
合する。

【００４９】この接合では図２に示すようにパラレルシ
ーム溶接により、金属枠４５と金属からなるケース１３
を、溶接電極１７を用いて、真空中か、不活性ガス中に
て気密シールする。また、ハンダにて、金属枠４５と金
属からなるケース１３を、真空中、不活性ガス中にて気
密シールしてもよい。このように、金属枠４５と、金属
からなるケース１３をシーム溶接あるいはハンダにて接
合することによって、容易にしかも確実に気密シールす
ることができる。

【００５０】接合材１５に導電性接着剤を用いた場合
に、凹部に水分が侵入すれば、導電性接着剤が劣化して
しまい、第１の配線用導体７と水晶振動子３と、第２の
配線用導体９と受動部品１１との間に接続不良が発生す
る。また、受動部品１１の中には、コンデンサのように
湿度の影響で特性が変化してしまい、不具合が生じる場
合がある。

【００５１】本発明の水晶発振器は、気密シールするこ
とにより、発振器の外部より凹部に湿度が侵入すること
を防ぐことができ、接合材１５や受動部品１１の湿度に
よる不具合を防止できる。

【００５２】接合材１５として、湿度に対して特性が変
化しにくいハンダなどを用いた場合や、受動部品１１や
接合材１５を樹脂などで耐湿度コ−ティングした場合に
は、ケース１３と端子部材１との接合は、スポット溶接
やハンダによる部分接合でもよい。すなわち本発明の水
晶発振器は、気密シールがされなくてもよい。

【００５３】また、ケース１３は、導電性があるセラミ
ックスや樹脂でもよい。この場合の導電性は、ケース１
３を成形する際にセラミックスや樹脂に導電性ある粉末
を混ぜて成形したり、成形後のケース１３に金属膜を表
面につけたり、成形後のケース１３に導電性塗料を表面
に塗ったりして形成する。

【００５４】また、ケース１３と端子部材１との接合に
は、気密シールするか、気密シールしないにかかわら
ず、接着剤を用いてもよい。

【００５５】また、金属枠４５は、一定以上の肉厚を有
する金属板の形状のみならず、薄い金属膜を端子部材１
の上部面１２に設けてもよい。金属枠４５を導電性の樹
脂やセラミックスとしてもよい。

【００５６】ノイズの問題や気密シールの必要がない場
合は、ケース１３や金属枠４５を不要にすることもでき
る。また、ケース１３はセラミックスや樹脂でもよくな
る。さらに、水晶振動子３の蓋２９を金属として端子部
材１にアース接続すれば水晶発振器のケース１３を兼ね
ることも可能である。

【００５７】図４に示すような表面実装型の水晶振動子
３を用いれば、容器をガラスやセラミックスから構成し
ており、従来の金属容器に比らべて、本発明の水晶発振
器は軽量となる。

【００５８】さらに、水晶振動子３は表面実装型である
ために、厚さ寸法が０．５ｍｍ程度と薄型も可能であ
る。またさらに、水晶片３１はガラスやセラミックスか
らなる容器に収納されているため、発振周波数の経時変
化をきわめて小さくすることができる。

【００５９】また、携帯電話に使用する水晶発振器にお
いては、３．５ｍｍ以下の高さ寸法が要求される。図３
に示すように、端子部材１の底部面１４と半導体チップ
５と樹脂２１のモールドの厚さの合算値は、ほぼ１．５
ｍｍであるため、１．５ｍｍ厚の水晶振動子３を用いて
も要求に答えられるものとなる。

【００６０】完成した水晶発振器における外部端子構造
としては、図１に示すように端子部材１の側面に外部端
子用導体４３を設けており、表面実装構造の水晶発振器
となっている。

【００６１】つぎに以上の構造と異なる実施例における
水晶発振器の構造を、図７と図８と図９とを用いて説明
する。図７は本発明の実施例における水晶発振器を示す
斜視図であり、図８は本発明の実施例における水晶発振
器を示す断面図である。図９は本発明のさらに別の実施
例における水晶発振器を示す斜視図である。

【００６２】図７と図８とに示す実施例は、図１で説明
した端子部材１の凹部の底部にさらに、凹部形状を有す
る複数のキャビティ１８を設ける。このキャビティ１８
の底部には、第２の配線用導体９を設け、チップコンデ
ンサーやバリキャップダイオードなどの受動部品１１
と、半導体チップ５を接合材１５（図８参照）を使用し
て電気的接続を行う。

【００６３】水晶発振器の薄型化のために、端子部材１
の凹部の底部の厚さ寸法を薄くすることは必須である。
しかしながら、端子部材１の凹部の底部の厚さ寸法を全
体的に薄くしていくと、端子部材１の強度不足や、そり
の問題が発生する。

【００６４】そこで、図７と図８とを用いて説明する実
施例では、端子部材１の凹部の底部の厚さ寸法を部分的
に薄くしてキャビティ１８を設け、高さ形状を有する半
導体チップ５と受動部品１１とを落とし込んで配置す
る。このことによって、端子部材１の強度不足や、そり
の問題を解決し、同時に水晶発振器の薄型化を容易に実
現している。

【００６５】また、端子部材１の凹部の底部を配線用導
体が複数の層を有する多層回路基板とするときには、部
分的に配線用導体が存在しない部分が生じる場合があ
る。その場合には、その配線用導体が存在しない部分
に、キャビティ１８を設け、高さ形状を有する半導体チ
ップ５と受動部品１１とを落としこんで配置する。この
ことにより、水晶発振器の薄型化を容易に実現すること
ができる。

【００６６】図７には３個のキャビティ１８に対して、
１個の半導体チップ５と２個の受動部品１１とを各々１
個ずつ、落としこんで配置する実施例を示した。しかし
ながら、用途によっては、図９に示すように、１個のキ
ャビティ１８に対して、複数の受動部品１１を配置して
もよい。

【００６７】同様に、１個のキャビティ１８に対して、
複数の半導体チップ５を配置してもよい。さらに同じよ
うに、１個のキャビティ１８に対して、半導体チップ５
と受動部品１１を混在させて配置してもよい。

【００６８】また本発明の水晶発振器の用途によって
は、高さ寸法の薄い受動部品１１や半導体チップ５は、
端子部材１の凹部の底部面１４に配置し、高さ寸法の厚
い受動部品１１や半導体チップ５をキャビティ１８に落
としこんで配置してもよい。つまり、高さ寸法の厚い受
動部品１１や半導体チップ５をキャビティ１８に落とし
こんで配置してもよい。

【００６９】このように、段差部１６の間の凹部の底部
面１４に設け、厚さ方向に水晶振動子３と立体的に配置
する半導体チップ５や受動部品１１を、キャビティ１８
に落としこんで配置することにより、発振器の底面積を
小さくできるとともに、水晶発振器の薄型化が容易に実
現できる。

【００７０】もちろん、高さ寸法が薄く、キャビティ１
８に落とむ必要のない半導体チップ５や受動部品１１
を、キャビティ１８に落としこんで配置してもよい。

【００７１】上記に説明したように、段差部１６には、
接合材１５を介して水晶振動子３を接続し、水晶振動子
３を半導体チップ５や受動部品１１に対して立体的に配
置する。

【００７２】その段差部１６は、図７に示すように、接
合材１５を介する水晶振動子３の電極パッド２５との電
気的接合と、水晶振動子３との接着強度とに問題ない程
度で部分的に削除してもよい。

【００７３】その削除してできた空間の凹部の底部に、
受動部品１１を配置する。図１で示した実施例例と比ら
べて、段差部１６を削除してできた空間にも、受動部品
１１を配置することができ、半導体チップ５や受動部品
１１が配置できる空間と底部面１４とが増える。

【００７４】これとは逆に、半導体チップ５や受動部品
１１を図７に示す構造と同一個数とすると、段差部１６
を削除してできた空間に半導体チップ５や受動部品１１
を配置すれば、水晶発振器の占有面積を小さくすること
ができる。

【００７５】用途によっては、段差部１６を部分的に複
数箇所削除してもよい。また、段差部１６を削除してで
きた空間には、半導体チップ５を配置してもよく、さら
に段差部１６の削除た空間に半導体チップ５と受動部品
１１とを配置してもよい。

【００７６】図７と図８とを用いて説明する実施例で
は、段差部１６を削除してできた空間の凹部の底部に、
さらに、凹部形状を有するキャビティ１８を設け、その
キャビティ１８の底部に受動部品１１を配置している。
このように、段差部１６を削除してできた空間に受動部
品１１や半導体チップ５を配置することにより、発振器
の底面積を小さくすることができる。

【００７７】さらに、厚さ方向に水晶振動子３と立体的
に配置する半導体チップ５や受動部品１１を、キャビテ
ィ１８に落としこんで配置することにより、水晶発振器
の薄型化が実現できる。さらにまた、高さ寸法が薄く
て、キャビティ１８に落とむ必要の無い半導体チップ５
や受動部品１１が存在してもよい。

【００７８】図８に示す実施例では、図２と同様に、端
子部材１の上部面１２に、端子部材１のアース端子に電
気的接続し、水晶発振器のノイズ対策に必要な金属から
なるケース１３を接合する金属枠４５を有する。

【００７９】さらに、金属枠４５の内側と、表面実装型
の容器からなる水晶振動子３のノイズ対策に必要な金属
からなる蓋２９とを、導電性接着剤やハンダからなる接
合材１５で電気的接続する。

【００８０】この構造にすることにより、水晶振動子３
の容器に、ノイズ対策用の配線をする必要がなくなり、
作りやすくなる。それとともに、水晶振動子３のノイズ
対策用の電極パッド２５は不要となり、段差部１６の第
１の配線用導体７と水晶振動子３との接続が容易にな
る。

【００８１】また、水晶振動子３の蓋２９は、導電性が
あるセラミックスや樹脂でもよい。この場合の導電性
は、蓋２９を成形する際にセラミックスや樹脂に導電性
ある粉末を混ぜて成形したり、成形後の蓋２９に金属膜
を表面につけたり、成形後の蓋２９に導電性塗料を表面
に塗ったリして設ける。

【００８２】図９に示す実施例は、図７で説明した端子
部材１の段差部１６の上面に、水晶振動子３の電極パッ
ド２５と電気的接続を行うための第１の配線用導体７
と、受動部品１１と電気的接続を行うための第１の配線
用導体７とを設置し、それぞれに接合材１５を介して、
水晶振動子３と受動部品１１を接合する。

【００８３】そして、段差部１６の上面に接合する水晶
振動子３と受動部品１１とを、凹部の底部面１４に配置
する半導体チップ５や受動部品１１に対して立体的に配
置する。

【００８４】段差部１６の上面に接合する受動部品１１
は、シート形状のコンデンサや、樹脂やセラミックス
で、ダイオードなどの半導体チップ５をパッケージした
部品やパッケージしていない半導体チップ５などであ
る。この図９に示す構造は、半導体チップ５や受動部品
１１などの実装面積が、水晶振動子３の平面積よりも大
きい場合に有効である。

【００８５】このように、段差部１６は水晶振動子３と
受動部品１１の両端を保持するように設け、段差部１６
の間の凹部の底部面１４に半導体チップ５と受動部品１
１を配置し、厚さ方向に水晶振動子３と受動部品１１と
を立体的に配置する。このことにより、半導体チップ５
や受動部品１１などの実装面積が大きい場合にも水晶発
振器の占有面積を小さくすることができる。

【００８６】水晶発振器の用途によっては、段差部１６
の間の凹部の底部面１４に半導体チップ５または受動部
品１１のいずれかを配置し、厚さ方向に水晶振動子３と
立体的に配置してもよい。

【００８７】つまり、段差部１６の間の凹部の底部面１
４にすべての半導体チップ５と受動部品１１を配置しな
くてもよく、凹部の底部面１４に配置するすべての半導
体チップ５と受動部品１１を、段差部１６に接合する水
晶振動子３と受動部品１１とに立体的に配置しなくても
よい。

【００８８】図９に示す実施例では、図７と同様に、段
差部１６を削除してできた空間の凹部の底部に、さら
に、凹部形状を有するキャビティ１８を設け、そのキャ
ビティ１８の底部に受動部品１１を配置する。段差部１
６を削除してできた空間に、半導体チップ５や受動部品
１１を配置する説明は上記に示したとおりである。

【００８９】さらに、キャビティ１８を設け、そのキャ
ビティ１８の底部に受動部品１１や半導体チップ５を配
置する説明も、上記に示したとおりである。

【００９０】第１の配線用導体７と受動部品１１とを電
気的接続を行う接合材１５は、前述の図１で説明した異
方性導電性接着剤としてもよい。

【００９１】さらに、第１の配線用導体７と水晶振動子
３の電極パッド２５との間の接合材１５と、第１の配線
用導体７と受動部品１１との間の接合材１５とを、異方
性導電性接着剤とする。このように構成すると、段差部
１６の上面における第１の配線用導体７と水晶振動子３
と受動部品１１との細かいピッチの接続を、同時に容易
に行うことができる。

【００９２】つぎに以上の説明と異なる実施例における
水晶発振器を、図１０と図１１とを用いて説明する。図
１０は本発明の実施例における水晶発振器を示す断面図
である。図１１は本発明の実施例における水晶発振器を
示す断面図である。

【００９３】図１０と図１１とに示す実施例は、図２を
用いて説明した端子部材１の段差部１６の第１の配線用
導体７と、表面実装型の容器からなる水晶振動子３の電
極パッド２５との間に、電気的接続を行うとともに端子
部材１に表面実装型の容器からなる水晶振動子３を弾性
支持する金属よりなる弾性部材４９を有する。

【００９４】この弾性部材４９は、コバールやベリリウ
ム銅やバネ鋼などの金属板や金属線より構成し、第１の
配線用導体７にロ−付けや、導電性接着剤による接合を
おこなう。

【００９５】そして、第１の配線用導体７に接合した弾
性部材４９を、水晶振動子３の電極パッド２５に電気的
接続をする。図１０には、弾性部材４９と水晶振動子３
の電極パッド２５との電気的接続を、ハンダや導電性接
着剤などの接合材１５でおこなう例を示した。

【００９６】水晶振動子３は、衝撃を受けると破損した
り、その周波数が変化してしまう。そのため、水晶振動
子３を発振器の端子部材１に接合する際には、接合材１
５には軟らかい導電性接着剤が衝撃緩和の意味で好まし
いと上記で説明した。

【００９７】しかし、接合材１５だけでは衝撃緩和が不
充分な場合には、弾性部材４９を介して、発振器の端子
部材１に水晶振動子３を接合する。

【００９８】このように水晶振動子３を弾性部材４９で
弾性支持することにより、外部からの衝撃による水晶振
動子３の破損、周波数の変化を防ぐことができる。

【００９９】図１１に示す実施例では、弾性部材４９と
水晶振動子３の電極パッド２５との電気的接続を、接合
材１５を用いずに、ケース１３を端子部材１の上部面１
２に接合し、ケース１３の内側で水晶振動子３を弾性部
材４９に押し当てることにより、弾性部材４９のバネ力
による圧接のみでおこなう。

【０１００】したがって、すべての半導体チップ５や受
動部品１１を実装した端子部材１の弾性部材４９に、ケ
ース１３を接合する前に水晶振動子３を押し当てるだけ
で、発振器の発振テストが可能である。

【０１０１】また、この発振テストで水晶振動子３もし
くは半導体チップ５や受動部品１１を実装した端子部材
１のどちらか一方が不良であった場合、これら水晶振動
子３や半導体チップ５や受動部品１１は接合材１５で接
合されていないため、容易に部品交換が可能である。

【０１０２】もちろん、この構造でも、水晶振動子３を
弾性部材４９で弾性支持することにより、外部からの衝
撃による水晶振動子３の破損、周波数の変化を防ぐこと
ができる。

【０１０３】また、弾性部材４９が湿度などの影響で劣
化してしまうと、弾性力や、第１の配線用導体７と水晶
振動子３との接続抵抗値が変化してしまい、不具合が生
じる場合がある。端子部材１にケース１３をシ−ム溶接
などで気密シールすることにより、発振器の外部より凹
部に湿度が進入することを防ぐことができ、弾性部材４
９の湿度による不具合を防止できる。

【０１０４】図１１に示す実施例では、ケース１３の内
側と水晶振動子３の蓋２９は接触する。したがって、水
晶発振器のケース１３を端子部材１のアース端子に接続
してノイズ対策に必要な金属からなるケース１３とし、
水晶振動子３の蓋２９をノイズ対策に必要な金属からな
る蓋２９とする。このことによって、水晶振動子３の蓋
２９は端子部材１のアース端子に、接合材１５を用い
ず、容易に電気的接続することができる。

【０１０５】ここまで、図１０と図１１とを用いた実施
例の説明では、水晶振動子３を弾性部材４９で弾性支持
する例を説明したが、図９に説明した段差部１６の上面
に接合する受動部品１１も、弾性部材４９で弾性支持し
てもよい。とくに、衝撃に弱い受動部品１１を発振器に
搭載する必要のあるときに有効である。

【０１０６】また、図１１で説明したように、弾性部材
４９と、段差部１６の受動部品１１との電気的接続も、
接合材１５を用いず、ケース１３を端子部材１の上部面
１２に接合し、ケース１３の内側で受動部品１１を弾性
部材４９に押し当てることにより、弾性部材４９のバネ
力による圧接のみでおこなう。

【０１０７】したがって、半導体チップ５や受動部品１
１を実装した端子部材１の弾性部材４９に、ケース１３
を接合する前に、水晶振動子３および段差部１６の受動
部品１１を押し当てるだけで、発振器の発振テストが可
能である。

【０１０８】また、この発振テストで水晶振動子３や、
段差部１６の受動部品１１や、あるいは半導体チップ５
や受動部品１１を実装した端子部材１のいずれかが不良
であった場合、それらは接合材１５で接合されていない
ため、容易に部品交換が可能である。

【０１０９】図１０には、端子部材１の下部面２２に外
部端子用導体４３を有し、外部端子用導体４３に金属リ
ード４７が接合する。金属リード４７は、コバ−ルなど
の金属からなる。金属リード４７は、発振器を携帯電話
などの回路基板にリフロ−実装するのではなく、手でハ
ンダ付けをおこなう場合に、金属リード４７が接合され
ていると、作業がおこないやすいという理由で設ける。

【０１１０】端子部材１の上部面１２に接合する金属枠
４５と、端子部材１の下部面２２に接合する金属リード
４７と、端子部材１の段差部１６に接合する弾性部材４
９を金属とし、同じ工程でそれぞれロ−付けなどで端子
部材１に接合する。通常、これらの接合は、半導体チッ
プ５や受動部品１１や水晶振動子３を端子部材１に接合
する接合材１５よりも、高温に耐えうる接合をおこな
う。

【０１１１】したがって、半導体チップ５や受動部品１
１や水晶振動子３を端子部材１に接合する工程の前に、
金属枠４５と金属リード４７と弾性部材４９は端子部材
１に接合する。その際に、同じ工程で接合することによ
り、工程の短縮ができ、作りやすくなる。

【０１１２】さらに、金属枠４５と、金属リード４７
と、弾性部材４９をコバールなどの同じ材質にし、同じ
材質のロ−付け材にすることにより、接合条件の条件だ
しが容易になり、有効である。

【０１１３】また構造によっては、金属枠４５と、金属
リード４７と、弾性部材４９の端子部材１への接合を同
じ工程でなくても、すくなくとも金属枠４５を端子部材
１の上部面１２に接合する工程、もしくは金属リード４
７を端子部材１の下部面２２の外部端子用導体４３に接
合する工程のいずれかと同時に、段差部１６の第１の配
線用導体７に弾性部材４９を接合してもよい。

【０１１４】また、本発明の水晶発振器の構造として、
端子部材１の上部面１２に接合する金属枠４５と、端子
部材１の下部面２２に接合する金属リード４７を有する
場合には、金属枠４５を端子部材１の上部面１２に接合
する工程と、金属リード４７を端子部材１の下部面２２
の外部端子用導体４３に接合する工程とを同時におこな
ってもよい。

【０１１５】また、本発明の水晶発振器の構造として、
端子部材１の上部面１２に接合する金属枠４５と、端子
部材１の段差部１６に接合する弾性部材４９を有する場
合には、金属枠４５を端子部材１の上部面１２に接合す
る工程と、弾性部材４９を段差部１６の第１の配線用導
体７に接合する工程とを同時におこなってもよい。

【０１１６】また、本発明の水晶発振器の構造として、
端子部材１の下部面２２に接合する金属リード４７と、
端子部材１の段差部１６に接合する弾性部材４９を有す
る場合には、金属リード４７を端子部材１の下部面２２
の外部端子用導体４３に接合する工程と、弾性部材４９
を段差部１６の第１の配線用導体７に接合する工程とを
同時におこなってもよい。

【０１１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
における水晶発振器は、水晶片をガラスやセラミックス
の容器に収納した表面実装型の水晶振動子である。この
ため、図６の曲線Ａに示すように発振周波数の経時変化
が少ない薄型の水晶発振器が容易に得られる。

【０１１８】さらにまた本発明の水晶発振器は、水晶振
動子の容器がガラスやセラミックスであり軽くなる。さ
らに、水晶振動子の特性は単独で評価した後に良品を水
晶発振器に組み込むため水晶発振器としての不良率を低
減することができる。

【０１１９】さらに本発明における水晶発振器は、端子
部材の凹部の底部を部分的に、凹部形状を有するキャビ
ティを設け、半導体チップと受動部品とを落としこんで
配置することにより、水晶発振器の薄型化が容易に達成
することができる。

【０１２０】さらに本発明の水晶発振器は、段差部の一
部を削除してできた空間にキャビティを設け、そのキャ
ビティに受動部品を落としこんで配置することにより、
水晶振動子の下の空間に半導体チップと受動部品とを効
率よく配置でき、水晶発振器の小型化および薄型化が容
易にできる。

【０１２１】さらにまた本発明の水晶発振器において
は、水晶振動子を弾性部材で弾性支持している。このこ
とにより、外部からの衝撃による水晶振動子の破損、周
波数変化を防ぐことができる。

【０１２２】さらに本発明における水晶発振器は、、第
１の配線用導体と水晶振動子の電極パッドとの電気的接
続で、水晶振動子の電極パッドには接合材を用いず、弾
性部材の圧接でおこなうため、発振器の組立工程中のテ
ストおよび、水晶振動子の部品交換が容易にできる。

【０１２３】以上のように本発明によれば携帯電話など
から求められる水晶発振器の要望を容易に満足すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における水晶発振器を示す斜視
図である。

【図２】本発明の実施例における水晶発振器を示す断面
図である。

【図３】本発明の実施例における水晶発振器を示す断面
図である。

【図４】本発明の実施例における水晶発振器に用いる水
晶振動子を示す断面図である。

【図５】従来例における水晶発振器を示す断面図であ
る。

【図６】水晶発振器の周波数経時変化を示すグラフあ
る。

【図７】本発明の実施例における水晶発振器を示す斜視
図である。

【図８】本発明の実施例における水晶発振器を示す断面
図である。

【図９】本発明の実施例における水晶発振器を示す斜視
図である。

【図１０】本発明の実施例における水晶発振器を示す断
面図である。

【図１１】本発明の実施例における水晶発振器を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 端子部材 ３ 水晶振動子 ５ 半導体チップ １１ 受動部品 １３ ケース １６ 段差部 １８ キャビティ ４５ 金属枠 ４７ 金属リード ４９ 弾性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−283653（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−272207（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−151704（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−88012（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−71962（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03B 5/30 - 5/42 H03H 9/02

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形形状が四角形で、その厚さ方向に、
   段差部を設けた四角形状の凹部を有し、段差部に表面実
   装型の容器からなる水晶振動子を接続する第１の配線用
   導体が配置され、凹部の底部面に半導体チップと受動部
   品とを接続する第２の配線用導体が配置されてなる端子
   部材と、端子部材の凹部の上面部に接合するケースとを
   備える水晶発振器。
2. 【請求項２】 端子部材とケースとを備え、 端子部材は配線用導体を有する絶縁材料からなり、端子
   部材の外形形状は四角形であって、中央部は四角形から
   なる凹部を有し、凹部の内側面は上部面から凹部の底部
   面に向かってすくなくとも１段の段差部を有し、段差部
   の上面に設置する第１の配線用導体と表面実装型の容器
   からなる水晶振動子の電極パッドとは複数箇所で電気的
   接続を行い、凹部の底部面には水晶発振器を構成する半
   導体チップと受動部品とを備え、半導体チップと受動部
   品は凹部の底部面に有する第２の配線用導体と電気的接
   続を行い、 ケースは端子部材の上部面に接合することを特徴とする
   水晶発振器。
3. 【請求項３】 端子部材の内側に備える水晶振動子と半
   導体チップと受動部品と配線用導体膜との電気的な接続
   を行う接合材は、導電性接着剤あるいはハンダからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
4. 【請求項４】 端子部材の内側に備える水晶振動子と半
   導体チップと受動部品のなかで、すくなくとも半導体チ
   ップは樹脂にてモールドすることを特徴とする請求項１
   記載の水晶発振器。
5. 【請求項５】 水晶発振器に使用する表面実装型の容器
   からなる水晶振動子の容器の材質は、すくなくとも一部
   をセラミックス、ガラスセラミックス、あるいはガラス
   で構成したことを特徴とする請求項１記載の水晶発振
   器。
6. 【請求項６】 水晶発振器のノイズ対策に必要な金属か
   らなるケースは、表面実装型の容器からなる水晶振動子
   の蓋で兼用し端子部材のアース端子に電気的接続するこ
   と特徴とする請求項１記載の水晶発振器。
7. 【請求項７】 端子部材とケースとを備え、 端子部材は配線用導体を有する絶縁材料からなり、端子
   部材の外形形状は四角形であり、中央部に四角形からな
   る凹部を有し、凹部の内側面は上部面から凹部の底部面
   に向かってすくなくとも１段の段差部を有し、段差部の
   上面に設置する第１の配線用導体と表面実装型の容器か
   らなる水晶振動子の電極パッドとは複数箇所で電気的接
   続を行い、段差部の上面に設置する第１の配線用導体と
   受動部品とは複数箇所で電気的接続を行い、凹部の底部
   面には水晶発振器を構成する半導体チップと受動部品と
   を備え、半導体チップと受動部品は凹部の底部面に有す
   る第２の配線用導体と電気的接続を行い、 ケースは端子部材の上部面に接合することを特徴とする
   水晶発振器。
8. 【請求項８】 端子部材の中央部に備える四角形からな
   る凹部には、不活性ガスか、真空雰囲気であることを特
   徴とする請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発振
   器。
9. 【請求項９】 端子部材の上部面に端子部材のアース端
   子に電気的接続し、水晶発振器のノイズ対策に必要な金
   属からなるケースを接合する金属枠を有し、金属枠の内
   側と、表面実装型の容器からなる水晶振動子のノイズ対
   策に必要な金属からなる蓋とを電気的接続することを特
   徴とする請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発振
   器。
10. 【請求項１０】 底部面に有する第２の配線用導体と金
    属ワイヤーで電気的接続をおこなう半導体チップは、凹
    部の底部面の中央付近に設けることを特徴とする請求項
    ２、あるいは請求項７記載の水晶発振器。
11. 【請求項１１】 段差部は表面実装型の容器からなる水
    晶振動子の両端を保持するように設け、段差部の間の凹
    部の底部面に半導体チップを配置することを特徴とする
    請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発振器。
12. 【請求項１２】 段差部は表面実装型の容器からなる水
    晶振動子の両端を保持するように設け、段差部の間の凹
    部の底部面に受動部品を配置することを特徴とする請求
    項２、あるいは請求項７記載の水晶発振器。
13. 【請求項１３】 段差部は表面実装型の容器からなる水
    晶振動子の両端を保持するように設け、段差部の間の凹
    部の底部面に受動部品と半導体チップとを配置すること
    を特徴とする請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発
    振器。
14. 【請求項１４】 表面実装型の容器からなる水晶振動子
    の電極パッドと接続する第１の配線用導体を上面に有す
    る段差部を部分的に削除し、削除してできた空間に受動
    部品を配置することを特徴とする請求項２、あるいは請
    求項７記載の水晶発振器。
15. 【請求項１５】 表面実装型の容器からなる水晶振動子
    の電極パッドと接続する第１の配線用導体を上面に有す
    る段差部を部分的に削除し、削除してできた空間に半導
    体チップを配置することを特徴とする請求項２、あるい
    は請求項７記載の水晶発振器。
16. 【請求項１６】 端子部材の凹部の底部にさらに、凹部
    形状を有するキャビティを設け、そのキャビティの底部
    に半導体チップを配置することを特徴とする請求項２、
    あるいは請求項７記載の水晶発振器。
17. 【請求項１７】 端子部材の凹部の底部にさらに、凹部
    形状を有するキャビティを設け、そのキャビティの底部
    に受動部品と半導体チップとを配置することを特徴とす
    る請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発振器。
18. 【請求項１８】 表面実装型の容器からなる水晶振動子
    の電極パッドと接続する第１の配線用導体を上面に有す
    る段差部を部分的に削除し、削除してできた空間の凹部
    の底部に、さらに、凹部形状を有するキャビティを設
    け、そのキャビティの底部に受動部品を配置することを
    特徴とする請求項２、あるいは請求項７記載の水晶発振
    器。
19. 【請求項１９】 表面実装型の容器からなる水晶振動子
    の電極パッドと接続する第１の配線用導体を上面に有す
    る段差部を部分的に削除し、削除してできた空間の凹部
    の底部に、さらに、凹部形状を有するキャビティを設
    け、そのキャビティの底部に半導体チップを配置するこ
    とを特徴とする請求項２、あるいは請求項７記載の水晶
    発振器。
20. 【請求項２０】 端子部材の上部面に、端子部材のアー
    ス端子に電気的接続し、水晶発振器のノイズ対策に必要
    な金属からなるケースを接合する金属枠を有し、端子部
    材の下部面に外部端子用導体を有し、金属枠を端子部材
    の上部面に接合する工程と同時に、外部端子用導体に接
    合する金属リードを有することを特徴とする請求項２、
    あるいは請求項７記載の水晶発振器。
21. 【請求項２１】 第１の配線用導体と表面実装型の容器
    からなる水晶振動子の電極パッドとの間には、電気的接
    続を行う異方性導電性接着剤を有することを特徴とする
    請求項２記載の水晶発振器。
22. 【請求項２２】 第１の配線用導体と表面実装型の容器
    からなる水晶振動子の電極パッドとの間には電気的接続
    を行う異方性導電性接着剤を有し、段差部の上面に設置
    する第１の配線用導体と受動部品との間にも、電気的接
    続を行う異方性導電性接着剤を有することを特徴とする
    請求項７記載の水晶発振器。
23. 【請求項２３】 第１の配線用導体と表面実装型の容器
    からなる水晶振動子の電極パッドとの間には、電気的接
    続を行うとともに端子部材に表面実装型の容器からなる
    水晶振動子を弾性支持する金属よりなる弾性部材を有す
    ることを特徴とする請求項２記載の水晶発振器。
24. 【請求項２４】 第１の配線用導体と表面実装型の容器
    からなる水晶振動子の電極パッドとの間には、電気的接
    続を行うとともに端子部材に表面実装型の容器からなる
    水晶振動子を弾性支持する金属よりなる弾性部材を有
    し、第１の配線用導体と受動部品との間にも、電気的接
    続を行うとともに端子部材に受動部品を弾性支持する金
    属よりなる弾性部材を有することを特徴とする請求項７
    記載の水晶発振器。
25. 【請求項２５】 弾性部材は、第１の配線用導体と表面
    実装型の容器からなる水晶振動子の電極パッドとの電気
    的接続を、ケースの内側と弾性部材との間に水晶振動子
    をはさみこむことによる圧接でおこなうように段差部の
    上面に設けることを特徴とする請求項２３記載の水晶発
    振器。
26. 【請求項２６】 弾性部材は、第１の配線用導体と表面
    実装型の容器からなる水晶振動子の電極パッドとの電気
    的接続を、ケースの内側と弾性部材との間に水晶振動子
    をはさみこむことによる圧接でおこなうように、第１の
    配線用導体と受動部品との電気的接続を、ケースの内側
    と弾性部材との間に受動部品をはさみこむことによる圧
    接でおこなうように段差部の上面に設けることを特徴と
    する請求項２４記載の水晶発振器。
27. 【請求項２７】 端子部材の中央部に備えた四角形から
    なる凹部には、不活性ガスか、真空雰囲気であることを
    特徴とする請求項２３、請求項２４、請求項２５、ある
    いは請求項２６記載の水晶発振器。
28. 【請求項２８】 端子部材の上部面に、端子部材のアー
    ス端子に電気的接続し、水晶発振器のノイズ対策に必要
    な金属からなるケースを接合する金属枠を有し、金属枠
    を端子部材の上部面に接合する工程と同時に、第１の配
    線用導体に接合する弾性部材を有することを特徴とする
    請求項２３、あるいは請求項２４記載の水晶発振器。
29. 【請求項２９】 端子部材の上部面に、端子部材のアー
    ス端子に電気的接続し、水晶発振器のノイズ対策に必要
    な金属からなるケースを接合する金属枠を有し、端子部
    材の下部面に、外部端子用導体に接合する金属リードを
    有し、すくなくとも、金属枠を端子部材の上部面に接合
    する工程もしくは金属リードを端子部材の下部面の外部
    端子用導体に接合する工程のいずれかと同時に、第１の
    配線用導体に接合する弾性部材を有することを特徴とす
    る請求項２３、あるいは請求項２４記載の水晶発振器。
30. 【請求項３０】 水晶振動子のノイズ対策に必要な金属
    からなる蓋は、水晶発振器のノイズ対策に必要な金属か
    らなるケースの内側との接触によって端子部材のアース
    端子に電気的接続することを特徴とする請求項２５、あ
    るいは請求項２６記載の水晶発振器。