JP4750177B2 - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明は接合型とした表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に平面外形を小さくした表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、例えば携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、ＩＣチップを固着した実装基板を表面実装振動子の下面（外底面）に接続して一体化した接合型の表面実装発振器がある。

（従来技術の一例）
第２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）は表面実装振動子１を除く平面図である。

表面実装発振器は表面実装振動子１とＩＣチップ２を表面上に固着した実装基板３とからなる。表面実装振動子１は例えば凹状とした容器本体４の内底面に、図示しない励振電極から引出電極の延出した水晶片５の一端部両側を固着する。そして、容器本体４の開口端面に例えば金属カバー６をシーム溶接等によって接合し、水晶片５を密閉封入する。

容器本体４の外底面の４角部には水晶端子及びアース端子からなる外部端子７を有する。水晶端子７は例えば水晶片５と電気的に接続して外底面の一組の対角部に、アース端子は金属カバー６と電気的に接続して他組の対角部に設けられる。

ＩＣチップ２は回路機能面となる一主面にＩＣ端子８を有する。ＩＣ端子８は一対の水晶端子及び電源、アース、出力及び例えばＡＦＣ端子からなる。実装基板３は例えばガラスエポキシ材を母材として接合端子９及び回路端子１０及び図示しない配線路を含む回路パターンが銅箔等によって形成される。

具体的には、実装基板３の４角部には表面実装振動子１の外部端子（水晶端子及びアース端子）７と電気的・機械的に接続する接合端子９が、そして、４角部間の各辺にはＩＣチップ２の各ＩＣ端子８と電気的に接続する回路端子１０が設けられる。外部端子７と接合端子９とは接合ボール例えば金属球の表面に鉛フリーを含む半田を塗布した半田ボール１１によって、ＩＣ端子８と回路端子１０とはワイヤーボンディングの金線１２によって接続する。

図中の符号１３は実装基板３の外底面に設けられた実装端子であり、ＩＣ端子８の例えば電源、出力、アース及び例えばＡＦＣ端子と電的に接続する。同１４は表面実装振動子１と実装基板３との接合に塗布された保護樹脂である。
特開２００８−７８７７８号公報 特開２００４−１８００１２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、水晶振動子の４角部の外部端子７実装基板３の４角部に設けた接合端子９に半田ボール１１によって電気的・機械的に接続する。したがって、実装基板３上のＩＣチップ２は半田ボール１１を結ぶ矩形状内に大きさを制限されるので、例えば表面実装振動子１の平面外形よりもＩＣチップ２は小さくなる。

このことから、発振回路のみならず温度補償機構をも集積化した場合は、配線も複雑になってＩＣチップ２の設計を困難にする。そして、設計を容易にするため、ＩＣチップ２を大きくすると、表面実装発振器の小型化（平面外形）を損ねる問題があった。

（発明の目的）
本発明はＩＣチップを大きくして高機能化を維持し、平面外形を小さくする接合型とした表面実装発振器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、ＩＣチップのＩＣ端子の形成された一主面とは反対面を実装基板上に固着し、表面実装振動子の外底面の４角部に形成された一対の水晶端子及び少なくとも一方をアース端子とした擬似端子からなる外部端子を、前記一主面の４角部に設けられたＩＣ端子であって、他のＩＣ端子よりも大きいＩＣ端子に、接合ボールを用いて電気的に接続するとともに、前記４角部以外に設けられたＩＣ端子については、これをワイヤーボンディングによって前記実装基板の回路端子に接続するようにしたことを特徴とする構成とする。

このような構成であれば、表面実装振動子の４角部に設けられた外部端子はＩＣチップの４角部のＩＣ端子に接合ボールによって接続するので、実装基板上にＩＣチップが載り、更に、このＩＣチップ上に表面実装振動子が載ることになるため、従来のように接合ボールを結ぶ矩形上領域内にＩＣチップを配置しなければならないといった制限を受けなくて済む。これにより、ＩＣチップは少なくとも表面実装振動子の平面外形と同等以上にできる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記接合ボールは半田ボールとする。これにより、接合ボールを具体的にする。但し、本発明では、金属球の表面には半田以外の例えば共晶合金を塗布した場合でも適用できる。

同請求項３では、前記ＩＣチップの４角部のＩＣ端子はこれ以外のＩＣ端子よりも大きくする。これにより、接合ボールの直径を大きくできる。なお、これ以外のＩＣ端子はワイヤーボンディングが可能な小さな大きさに維持される。

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図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）表面実装振動子を除く平面図である。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、前述したように接合型とし、外底面の一組の対角部を水晶端子として他組の対角部をアース端子とした外部端子７を有する表面実装振動子１と、ＩＣチップ２のＩＣ端子８が形成された一主面とは反対面が表面上に固着されて回路端子１０を有する実装基板３とからなる。

そして、ここでは、ＩＣチップ２の４角部のＩＣ端子８「水晶端子８（ｘｙ）及びアース端子８GND」は、これ以外の一組の対向辺に設けられたＩＣ端子８（電源８Ｖcc、出力８Ｖout、ＡＦＣ８AFC）よりも大きくする。ここでは、一組の対向辺の一辺には、他組の対角部のアース端子８GNDと電気的に接続したＩＣ端子８GNDを有する。

実装基板３はＩＣチップ２よりも平面外形が大きく、ＩＣチップ２における長辺となる一組の対向辺の外側となる外周領域には回路端子１０を有する。回路端子１０はＩＣチップの水晶端子８（ｘｙ）を除く、ＩＣ端子（Ｖcc、Ｖout、AFC、GND）に対応する。そして、これらの回路端子１０は実装基板３の反対面に延出して表面実装発振器の実装端子１３となる。

このようなものでは、先ず、ＩＣチップ２のＩＣ端子８の形成された一主面とは反対面を実装基板３の表面に固着する。この場合、実装基板３の表面にはアース用の実装端子１３に接続する図示しないアースパターンが形成され、ＩＣチップ２の反対面（グランド面）をアースパターンに接続する。そして、ワイヤーボンディングの金線１２によって、ＩＣチップ２の一組の対向辺の電源、出力、アース、ＡＦＣ端子としたＩＣ端子８（Ｖcc、Ｖout、GND、AFC）を、これに対応した回路端子１０に電気的に接続する。

次に、表面実装振動子１の外底面における４角部の外部端子７「水晶端子７（ｘｙ）及びアース端子７GND」を、これに対応したＩＣチップ２の一主面の４角部のＩＣ端子８に、接合ボール例えば半田ボール１１によって接合する。半田ボール１１はワイヤーボンディングの金線１２のループ高さよりも大きくする。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載するように、表面実装振動子１の４角部に設けられた外部端子７はＩＣチップ２の４角部のＩＣ端子８に接合ボールによって接続する。したがって、従来例のように、ＩＣチップ２は、実装基板３に接合した半田ボール１１を結ぶ矩形状領域内とする制限を受けずに、少なくともこれ以上の大きさにでき、例えば表面実装振動子１の平面外形と同等以上にできる。

また、水晶振動子とＩＣチップ２とを接合する半田ボール１１はその直径を大きくできることから、水晶振動子の底面とのギャップをも大きくして、ワイヤーボンディングの金線１２のループ高さ以上にできる。

（他の事項）
上記実施形態では、表面実装振動子の他組の対角部に設けた外部端子はいずれもアース端子７GNDとしたが、いずれか一方は擬似端子とし、これに対応したＩＣ端子８や回路端子１０も擬似端子としてもよい。

本発明の一実施形態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）表面実装振動子を除く平面図である。 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）表面実装振動子を除く平面図である。

符号の説明

１ 表面実装振動子、２ ＩＣチップ、３ 実装基板、４ 容器本体、５ 水晶片、６ カバー、７ 外部端子、８ ＩＣ端子、９ 接合端子、１０ 回路端子、１１ 半田ボール、１２ 金線、１３ 実装端子、１４ 樹脂。

Claims (2)

1. ＩＣチップのＩＣ端子の形成された一主面とは反対面を実装基板上に固着し、
   表面実装振動子の外底面の４角部に形成された一対の水晶端子及び少なくとも一方をアース端子とした擬似端子からなる外部端子を、前記一主面の４角部に設けられたＩＣ端子であって、他のＩＣ端子よりも大きいＩＣ端子に、接合ボールを用いて電気的に接続するとともに、
   前記４角部以外に設けられたＩＣ端子については、これをワイヤーボンディングによって前記実装基板の回路端子に接続するようにしたこと
   を特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１に記載された表面実装用の水晶発振器において、
   前記接合ボールは半田ボールであること
   を特徴とする表面実装用の水晶発振器。