JP4620752B2 - 表面実装用の水晶デバイス - Google Patents

Description

本発明は小型化に適した表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特に半田フィレット形成用の端面電極を有するセラミック容器１に関する。

（発明の背景）
表面実装用の水晶デバイス例えば水晶振動子、水晶発振器や水晶フィルタは周波数制御素子として知られる。例えば表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）は、周波数や時間の基準源として各種の電子機器に内蔵される。近年では、小型化がますます促進し、平面外形が例えば2.0×1.6ｍｍ以下にまで突入している。

（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は金属カバーを除く平面図、同図（ｃ）は金属カバーを接合した平面図である。

表面実装発振器は、断面を凹状として内壁段部を有する平面視矩形状のセラミック容器１に水晶片２及びＩＣチップ３を収容し、金属カバー４を接合して密閉封入する。セラミック容器１は底壁層１ａ、枠壁中間層１ｂ及び枠壁上層１ｃからなる。セラミック容器１（底壁層１ａ）における外底面の４角部には実装端子５を有し、底壁層の角部に半田フィレット用の端面電極５ａとして延出する。

一般には、第４図の一部拡大平面図に示すように、セラミックのグリーンシートの状態で、シート状底壁層１１ａ、同枠壁中間層１１ｂ及び同枠壁上層１１ｃを積層してシート状セラミック容器１１を形成した後、個々のセラミック容器１に分割される。シート状セラミック容器１１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂで示す分割ライン上の各交点には両主面を貫く貫通孔６が形成される。

この場合、シート状セラミック容器１１の貫通孔６は、同枠壁中間層１１ｂ及び枠壁上層１１ｃの貫通孔６ｂ、６ｃよりも底壁層１１ａの貫通孔６ａの曲率半径を大きくする。そして、シート状底壁層１１ａ、同枠壁中間層１１ｂ及び同枠壁上層１１ｃには、図示しない回路パターンの下地電極例えばＷ（タングステン）等を印刷によって形成する。このとき、シート状底壁層１１ａの貫通孔６ａの内周面にも下地電極が形成される。

その後、シート状底壁層１１ａ、同枠壁中間層１１ｂ及び枠壁上層１１ｃを積層した後、シート状セラミック容器１１を電解液中に投入し、Ｎi（ニッケル）及びＡu（金）層を下地電極上に順次にメッキする。これにより、シート状セラミック容器１１の表面に露出した下地電極上にメッキ層を形成する。

そして、実装端子５から延出した半田フィレット形成用の端面電極５ａがシート状底壁層１１ａの各貫通孔６ａに形成される。その後、シート状セラミック容器１１は分割され、貫通孔６が４分割された円弧状の切欠部６′を外周４角部に有するセラミック容器１を得る。

シート状底壁層１１ａの貫通孔６ａは半田フィレット用とすることから、シート状枠壁中間層及び上層よりも大きくして分割後での端面電極の表面積を大きくする。また、シート状枠壁中間層１１ｂ及び同枠壁上層１１ｃの貫通孔６ｂ、６ｃは電解液の流入を容易にするとともに、シート状セラミック容器１１の例えば分割時におけるバリの発生を防止する。

水晶片は両主面に励振電極７を有して一端部両側に引出電極８を延出する。引出電極８の延出した一端部両側はセラミック容器１の内壁段部（中間枠壁層）に導電性接着剤９によって固着される。ＩＣチップ３は少なくとも発振回路を集積化して、セラミック容器１の内底面にフリップチップボンディングによって固着される。

金属カバー４はセラミック容器１の開口端面（枠壁上層１ｃの表面）に設けられた金属リング１０にシーム溶接される。セラミック１の開口端面には金属膜１１が設けられ、金属リング１０が接続する。通常では、金属膜は図示しないスルーホール（電極貫通孔６）によって、外底面に設けた実装端子５中のアース端子に接続し、所謂ケースアースとする。なお、図中の符号１２は水晶保持端子である。また、第３図（ａ）と同（ｂ）との切欠部６ｃ′（６ｂ′）は便宜的に大きさを異ならせて図示されている。
特開２００６−３０３９１９号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、シート状枠壁中間層１１ｂ及び上層１１ｃの貫通孔６ｂ、６ｃがシート状底壁層１１ａの貫通孔６ａよりも小さくて、両者間に段差を有することに起因して次の問題があった。すなわち、シート状セラミック容器１１を電解液中でメッキする際、シート状底壁層１１ａと枠壁中間層１１ｂとの貫通孔６ａ、６ｂによる段差によって、電解液の液だまりを段差部に生じる。

したがって、シート状底壁層１１ａの内周面に形成されるメッキ層が段差部で厚みを大きくしてだれ等を生ずる。そして、例えばシート状セラミック容器１１の分割を困難にしてバリ等を生じ、外観不良や半田付け後のゴミの発生原因となる。これらは、表面実装発振器（セラミック容器１）の平面外形が小さくなるほど、シート状枠壁中間層１１ｂ及び上層１１ｃの貫通孔６内に電解液が侵入しにくくなるので、問題が大きくなる。

（発明の目的）
本発明は、半田フィレット用の端面電極を均一な厚みとしてバリが少なく、開口端面の金属膜の幅を維持した表面実装デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、シート状底壁層、シート状枠壁中間層及びシート状枠壁上層を積層したシート状セラミック容器を分割して形成される底壁層、枠壁中間層及び枠壁上層からなる凹部を有し、前記凹部の開口端面となる前記枠壁上層の表面上には金属膜を有して、前記凹部内に少なくとも水晶片を収容した平面視矩形状のセラミック容器を備え、前記セラミック容器の外周４角部には、前記シート状容器の分割線上の交点に設けられた貫通孔が分割されてなる円弧状の切欠部を有するとともに、前記セラミック容器の外底面には実装端子を有し、前記実装端子は前記切欠部のうちの前記底壁層の切欠部に延出し、前記実装端子の表面は電解液中でのメッキ層が設けられた表面実装デバイスにおいて、 前記枠壁中間層の切欠部は前記底壁層の切欠部の曲率半径と同一又はそれ以上とし、前記枠壁上層の切欠部は前記底壁層及び前記枠壁中間層の曲率半径よりも小さい構成とする。

このような構成であれば、セラミック容器における枠壁中間層の切欠部は底壁層の曲率半径と同一又はそれ以上とする。したがって、個々のセラミック容器に分割される前のシート状セラミック容器では、シート状底壁層の貫通孔に対して、シート状枠壁中間層の直径を大きくする。

これにより、シート状セラミック容器を電解液中に投入しても、電解液がシート状底壁層の貫通孔からシート状枠壁中間層の貫通孔内に流入する。したがって、電解液の液だまりを生ずることがないので、シート状セラミック容器の分割時にはバリ等を生ずることなく、分割後における底壁層の切欠部に均一な厚みの端面電極を形成できる。

また、枠壁上層の切欠部は底壁層及び枠壁中間層の曲率半径よりも小さくするので、凹部の開口端面（枠壁上層の表面）に設けた金属膜との電気的短絡を防止して、金属膜の幅を大きく維持できる。金属膜上には例えばシーム溶接用の金属リングが固着される。

本発明の請求項２では、請求項１において、前記枠壁中間層と前記底壁層との切欠部の曲率半径は同一とする。これにより、請求項１での構成をさらに明確にする。

第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

表面実装発振器は、前述したように、内壁段部を有する凹状とした、底壁層１ａ、枠壁中間層１ｂ及び枠壁上層１ｃからなるセラミック容器１に、水晶片２及びＩＣチップ３を収容してなる。凹部の開口端面（枠壁上層の表面）には金属膜１１を有し、外底面には実装端子５を有して底壁層の外側面に半田フィレット形成用の端面電極５ａを延出する（前第３図参照）。

この例では、セラミック容器１の平面外形は2.0×1.6ｍｍとして、長辺の枠幅を0.235ｍｍ、短辺の枠幅を0.425ｍｍとする。セラミック容器１の外周４角部にはここでも円弧状の切欠部６′を有する。そして、外周４角部の切欠部は、底壁層１ａと枠壁中間層１ｂとは同一とした曲率半径の0.15ｍｍとし、枠壁上層１ｃはこれより小さい曲率半径の0.1ｍｍとする。

セラミック容器１は、第２図（一部拡大平面図）に示したように、前述同様、シート状底壁層１１ａ、同枠壁中間層１１ｂ及び同枠壁上層１１ｃを積層したシート状セラミック容器１１を分割して形成される。シート状セラミック容器１１の分割線の交点には貫通孔６を有する。そして、シート状底壁層１１ａと同枠壁中間層１１ｂの貫通孔６ａ、６ｂはシート状枠壁上層１１ｃの貫通孔６ｃよりも直径を大きくする。すなわち、切欠部６ａ′、６ｂ′は６ｃ′よりも曲率半径を大きくする。

そして、シート状セラミック容器１１は電解液中に投入され、シート状底壁層１１ａの貫通孔６ａを含めてセラミック容器１の表面に露出した下地電極上にＮi及びＡuのメッキ層が順次に形成される。その後、前述同様に、シート状セラミック容器１１は個々のセラミック容器１に分割される。

そして、ＩＣチップ３をセラミック容器１の内底面にフリップチップボンディングによって、水晶片２の一端部両側を内壁段部に導電性接着剤９によって固着する。そして、セラミック容器１の開口端面の金属膜１１に設けられた金属リング１０にシーム溶接によって金属カバー４が接合されて密閉封入する「金属膜１１の符号は前第３図（ｂ）参照」。

このようなものでは、シート状底壁層１１ａと同枠壁中間層１１ｂとの貫通孔６ａ、６ｂの直径（分割後の切欠部６ａ′、６ｂ′の曲率半径）を同一とするので、従来例のように両者間に段差を生じない。したがって、シート状セラミック容器１１を電解液中に投入しても、電解液がシート状底壁層１１ａから同枠壁中間層１１ｂへの流入を容易にするので段差部に液だまりを生じない。

これにより、シート状底壁層１１ａにおける貫通孔６ａの内周に予め形成された下地電極（Ｗ）上にはＮi及びＡuとしたメッキ層が厚みを均一として形成される。なお、シート状枠壁中間層１１ｂの内周には下地電極は形成されないので、Ｎi及びＡuのメッキ層は形成されない。

これらから、シート状セラミック容器１１を分割して個々のセラミック容器１を得る際にはバリ等の発生もなくし、セラミック容器１の外観不良やその後におけるゴミの発生も防止する。また、枠壁中間層１ｂのみの曲率半径（即ちシート状枠壁中間層１１ｂの直径）を大きくして、枠壁上層１ｃの曲率半径（即ちシート状枠壁上層１１ｃの直径）は小さくするので、開口端面の金属膜１１の幅は従来同様に維持できる。これにより、例えばシーム溶接とする金属リング１０とのシールパスを大きく維持して、気密を確実にする。

（他の事項）
上記実施形態ではシーム溶接として開口端面の金属膜１１には金属リング１０を設けたが、例えば金属リング１０を用いない金属膜１１の厚みを大きくしたダイレクトシーム溶接や共晶合金による接合であっても金属膜１１の幅を維持するので、これらの場合でも同様の効果を奏する。また、水晶デバイスは表面実装発振器としたが、これに限らず、水晶片のみを収容した表面実装振動子でも適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明の一実施形態を説明するシート状セラミック容器の一部拡大平面図である。 一従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は金属カバーを除く平面図、同図（ｃ）は金属カバーを接合した平面図である。 従来例を説明するシート状セラミック容器の一部拡大平面図である。

１ セラミック容器、２ 水晶片、３ ＩＣチップ、４ 金属カバー、５ 実装端子、６ 貫通孔、６′ 切欠部、７ 励振電極、８ 引出電極、９ 導電性接着剤、１０ 金属リング、１１ 金属膜。

Claims (1)

1. シート状底壁層、シート状枠壁中間層及びシート状枠壁上層を積層して形成したシート状セラミック容器を個片に分割して形成される底壁層、枠壁中間層及び枠壁上層からなる凹部を有し、かつ、前記凹部の開口端面となる前記枠壁上層の表面上に金属膜を形成して、前記凹部内に少なくとも水晶片を収容した平面視矩形状のセラミック容器を備え、
   前記セラミック容器の外周４角部に、前記シート状容器の分割線上の交点に設けられた貫通孔が分割されて形成される円弧状の切欠部を有するとともに、前記セラミック容器の外底面に実装端子を有し、
   前記実装端子が前記切欠部のうちの前記底壁層の切欠部内に延出し、前記実装端子の表面に電解液中でメッキ層が形成される表面実装デバイスにおいて、
   前記枠壁中間層の切欠部が前記底壁層の切欠部と同一の曲率半径又はそれより大な曲率半径を有し、前記枠壁上層の切欠部が前記底壁層及び前記枠壁中間層の曲率半径よりも小さいことを特徴とする表面実装デバイス。