JP5087335B2 - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明は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、特に低背化に適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、携帯電話で代表される携帯型の電子機器に内蔵される。このようなものの一つに、水晶片とＩＣチップとを水平方向に配置して低背化を計ったものがある。

（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）はカバーを除く平面図である。なお、これらは特許文献１及び２から想定される従来例である。

表面実装発振器は底壁１ａに枠壁１ｂを積層した容器本体１内に水晶片２とＩＣチップ３とを収容し、カバー４を被せて密閉封入してなる。容器本体１は断面を凹状として平面を矩形状とした積層セラミックからなる。そして、内底面には図示しない一対の水晶保持端子及びＩＣチップ用の回路端子を有し、外底面にはセット基板に対する実装端子５を有する。

水晶片２は矩形状として例えばＡＴカットとする。両主面には励振電極６を有し、長さ方向の一端部両側に引出電極７を延出する。そして、引出電極７の延出した水晶板２の一端部両側を、導電性接着剤８によって水晶保持端子上に固着する。

ＩＣチップ３は発振回路を構成する増幅器等を集積化し、容器本体１の内底面に水晶片２と隣接して並設される。例えばバンプ９等を用いてフリップチップボンディンし、回路機能面の図示しない各ＩＣ端子が内底面の回路端子に電気的に接続する。ＩＣ端子中の水晶端子は水晶保持端子と電気的に接続し、例えば残りの電源、アース、出力及びＡＦＣ端子等は実装端子５と電気的に接続する。

このようなものでは、水晶片２とＩＣチップ３とを容器本体１の内底面に水平方向に並設する。したがって、水晶片２の下面にＩＣチップ３を配置し、即ち垂直方向に配置したものに比較して高さ寸法を小さくできる。これにより、薄型とした電子機器に内蔵する表面実装発振器として適する。
特開平９−８３２４８号公報 特開２００６−１３６５０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高さ寸法を小さくできるものの、例えば温度補償発振器とした場合には、温度補償データの書込端子や、水晶振動子（水晶片）の電気的特性を測定する水晶検査端子等の通信端子を、容器本体の外側面に形成できない問題があった。

なお、これらの通信端子のうちの、特に水晶検査端子を容器本体の外底面あるいは窪みに形成した場合は、セット基板の配線パターンとの電気的結合によってセット基板に搭載後、発振周波数を変化させる問題を生じる。

また、水晶片２とＩＣチップ３とを同一空間内に収容して密閉するので、封止後に水晶振動子の振動特性に異常があった場合は、ＩＣチップ３をも廃棄せざるを得ず、生産性を低下させる。さらには、ＩＣチップ３は容器本体１の枠内に収容されるので、少なくとも枠幅分を除いた面積となり、ＩＣチップ３を大きくできない問題もあった。特に、温度補償型では、温度補償機構を内蔵するので通常の場合よりも大きくなり、小型化を阻害する要因となる。

（発明の目的）
本発明は低背化に適してセット基板との電気的結合を防止した通信端子を確保し、さらにＩＣチップの面積を大きく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、水晶片とＩＣチップとを凹部を有する容器本体に一体的に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体は底壁及び枠壁からなる凹部と前記底壁が水平方向に延出した水平部とからなり、前記凹部内には前記水晶片を収容して密閉封入されて前記水平部上には前記ＩＣチップがフリップチップボンディングされ、前記水平部の表面上には水晶検査端子を有する構成とする。

このような構成によれば、水晶片とＩＣチップとを水平方向に配置するので、低背化を維持できる。そして、ＩＣチップは水平部上に配置されるので、枠がない分、温度補償発振器用の比較的面積の大きいＩＣチップを搭載できる。また、低背化によって高さ寸法が小さくなっても、水晶検査端子は水平部の表面上に設けるので、セット基板の配線パターンとの電気的結合を抑制できる。なお、枠がないので、ＩＣチップをフリップチップボンディングする際の作業を容易にする。

（実施態様項）
また、本発明では、前記容器本体の外底面には窪みが形成されて温度補償データの書込端子有する。これにより、表面実装発振器を温度補償型として機能できる。

さらに、本発明では、前記窪みが前記凹部の枠壁の下方に形成される。これにより、窪みによる強度の低下を防止できる。

本発明では、前記水平部の外周には前記ＩＣチップがフリップチップボンディングされるバンプの高さよりも低く、前記凹部の枠幅より幅狭の突堤が設けられ、前記突堤内となる前記水平部上には前記ＩＣチップの保護樹脂が注入される。

これにより、治具を要することなく、突堤によって保護樹脂を水平部内の外周内に貯留できる。この場合でも、突堤は例えばアルミナの印刷等によって形成されてその幅を小さくするので、この場合でも、ＩＣチップの平面面積を大きくできる。そして、突堤はバンプよりも高さが小さいので、フリップチップボンディングの作業を容易にする。

（第１実施形態）
第１図は本発明の第１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）はカバー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水晶片２とＩＣチップ３とを並設して水平方向に配置される。ここでは、容器本体１は前述同様に底壁１ａと枠壁１ｂとの積層セラミックからなり、底壁１ａは上下の２層１ａ（１，２）とする。枠壁１ｂは底壁１ａの例えば左半分の領域に形成されて凹部１ｄを形成し、右半分の領域は枠壁がなく単なる水平部１ｃとする。

そして、凹部１ｄの内底面には図示しない一対の水晶保持端子を有し、引出電極７の延出した水晶片２の一端部両側が導電性接着剤８によって固着される。また、水平部１ｃの表面上には回路端子１０を図の左右両側に４個ずつの計８個を有し、ＩＣチップ３の図示しないＩＣ端子がフリップチップボンディングされる。ここでは、金等のバンプ９を用いた超音波熱圧着によって固着される。

一対の水晶保持端子は底壁１ａと枠壁１ｂの積層面を経て、ＩＣ端子の固着される回路端子１０のうちの水晶端子と電気的に接続する。そして、これ以外の回路端子１０としての電源、出力、アース及びＡＦＣ端子は、積層面やスルーホールによる端面を経て外底面１ｅの実装端子５に電気的に接続する。

ここでは、ＩＣチップ３は表面実装発振器を温度補償型とする温度補償機構をも集積化され、実装端子５以外に温度補償データの例えば２個とした書込端子１１を有する。さらには、水晶片２を凹部１ｄに収容してカバー４を接合した後、水晶振動子の振動特性を独立的に測定する水晶検査端子１２をする。

書込端子１１は例えば２個として上下の底壁１ａ（１，２）の積層面に形成され、下面の底壁１ａに開口部（窪み）１３を設けて外表面に露出する。書込端子１１を露出する開口部１３は枠壁１ｂの下方領域に形成される。この例では、上下の底壁１ａ（１，２）の積層面には書込端子１１とは別にシールド電極１４が形成される。

水晶検査端子１２は一対の水晶保持端子と電気的に接続し、底壁１ａが延出した水平部１ｃ上に形成される。なお、水晶検査端子１２は前述したＩＣ端子中の水晶端子が接続する回路端子とも電気的に接続する。ここでは、点線枠で示すＩＣチップ３の配置領域外を主とした上下方向の２箇所に形成される。そして、ＩＣチップ３の配置領域外での水晶検査端子の大きさをこれに当接するプローブ以上の大きさとする。

そして、ＩＣチップ３のフリップチップボンディング後に、ＩＣチップ３の保護樹脂１５が図示しない治工具を用いてノズルから樹脂液を注入して塗布される。この場合、保護樹脂はＩＣチップ３の回路機能面となる下面を保護する所謂アンダーフィルとする。但し、この例では水晶検査端子１２を含む水平部１ｃの全面に保護樹脂１５が設けられる。

このような構成によれば、水晶片２とＩＣチップ３を水平方向に配置するので、垂直方向に配置した場合に比較して、基本的に低背化を促進できる。そして、水晶片２を凹部内としてＩＣチップ３を水平部１ｃ上とするので、水晶片を密閉封入した後、ＩＣチップ３を固着できる。したがって、水晶振動子の不良品を未然に廃棄できて生産性を高められる。

また、温度補償データの書込端子１１を外底面の開口部１３に、水晶検査端子１２を水平部の表面上に形成するので、表面実装発振器を温度補償型とした上で水晶振動子の振動特性を独立的に検査できる。この場合、水晶検査端子１２は水平部１ｃの表面上なので、セット基板の配線パターンとの電気的結合（浮遊容量）を抑制する。したがって、表面実装発振器のセット基板に対する実装後の発振周波数の変化を防止できる。

また、書込端子１１を露出する開口部は枠壁１ｂの下方とするので、開口部１３による強度低下を防止できる。そして、底壁１ａ（１，２）の積層面にはシールド電極１４を形成するので、水晶検査端子１２を含めた水晶片２及びＩＣチップ３とセット基板の回路パターンとの電気的結合の防止を確実にする。この場合、水晶検査端子１２を例えば外底面１ｅに形成した場合は、水晶検査端子１２の下方にはシールド電極は形成できない。

また、ここでは、水晶検査端子はＩＣチップ３の配置領域外でもプローブが当接できる大きさとする。したがって、例えば出荷後に発振不良等があった場合でも、例えば保護樹脂１５を除去して水晶振動子の振動特性を検査できて、問題の所在を究明できる。但し、水晶検査端子１２をＩＣチップ３の配置領域内として、その分ＩＣチップ３を大きくすることもできる。さらに、ＩＣチップ３の外周には枠がないので、超音波熱圧着によるフリップチップボンディングの作業を容易にできる。

（第２実施形態）
第２図は本発明の第２実施形態を説明するカバーを除く平面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

前実施形態では治工具を用いて保護樹脂１５をアンダーフィルとして塗布したが、この例では底壁１ａの延出した水平部１ｃのコ字状に外周部に突堤１６を設ける。突堤１６は積層セラミックと同じアルミナとして印刷され、容器本体１とともに一体的に焼成される。突堤１６の幅は枠壁１ｂの幅よりも狭く、高さはＩＣチップ３を固着後のバンプ９よりも低い。ちなみに、バンプ９の高さは３０〜４０μｍであり、突堤の高さは１０〜２０μｍとする。

このようなものでは、格別な治工具を用いることなく、図示しないノズルから保護樹脂１５となる樹脂液を注入しても突堤１６によって樹脂液が外周から流出することを防止する。また、この場合でも、アルミナの印刷によって厚みの幅も狭くできるので、ＩＣチップ３を大きく維持できる。そして、突堤１６はバンプ９よりも高さが小さいので、ＩＣチップの超音波熱圧着を容易にする。これらのことから、生産性を高められる。

本発明の第１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）はカバーを除く平面図である。 本発明の第２実施形態を説明するカバーを除く平面図である。 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）はカバーを除く平面図である。

１ 容器本体、２ 水晶片、３ ＩＣチップ、４ 金属カバー、５ 実装端子、６ 励振電極、７ 引出電極、８ 導電性接着剤、９ バンプ、１０ 回路端子、１１ 書込端子、１２ 水晶検査端子、１３ 開口部（窪み）、１４ シールド電極、１５ 保護樹脂、１６ 突堤。

Claims (3)

1. 水晶片とＩＣチップとを容器本体に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体が底壁及び枠壁からなる凹部と前記底壁が水平方向に延出した水平部とからなり、前記凹部内に前記水晶片を収容して密閉封入され、前記水平部上に前記ＩＣチップがフリップチップボンディングされ、前記容器本体の外底面に窪みが形成されて温度補償データの書込端子を前記窪み内に設けた表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記窪みが前記凹部の前記枠壁の下方の前記外底面に形成された表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記水平部の外周に、前記ＩＣチップがフリップチップボンディングされるバンプの高さよりも低く、かつ前記凹部の枠幅より幅狭の突堤が設けられ、前記突堤内の前記水平部上に前記ＩＣチップの保護樹脂が注入された表面実装用の水晶発振器。