JP5489453B2 - 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、特に低背化として強度を高め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、特に携帯電話に代表される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、水晶片とＩＣチップとを水平方向に並列に配置して、例えばＳＩＭカードを含む電子カード用の表面実装発振器が提案されている。

（従来技術の一例）
第７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）は金属カバー等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、金属カバー４を被せて密閉封入する。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、容器本体１の内底面には一対の水晶保持端子５及びＩＣチップ３の回路端子６を有し、外底面には図示しないセット基板に対する実装端子７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８を有し、長さ方向の一端部両側に引出電極９を延出する。そして、引出電極９の延出した水晶片２の一端部両側を、導電性接着剤１０によって水晶保持端子５に固着する。水晶片２の長さ方向は容器本体１の幅方向とし、容器本体１の長さ方向の一側領域に配置される。

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と隣接して水平方向に並列として、容器本体の長さ方向の他側領域に配置される。そして、例えばバンプ１１を用いてフリップチップボンディングし、回路機能面の各ＩＣ端子１２が内底面の回路端子６に電気的に接続する。なお、容器本体１の幅方向でのＩＣチップ３の寸法は水晶片２の長さよりも短い。

ＩＣ端子１２中の水晶端子は水晶保持端子５と電気的に接続し、例えば残りの電源、アース、出力及びＡＦＣ端子等はスルーホール加工による端面電極７ａ等を経て実装端子７と電気的に接続する。金属カバー４は容器本体１の開口端面に設けられたシームリング１３に例えばシーム溶接によって接合される。シームリング１３は例えば金属体からなり、容器本体１の開口端面（枠壁上面）の金属膜１４に銀ロウによって接合される。あるいは、シームリング１３は金属膜１４の厚みを大きくした厚膜金属からなる。

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列に配設（並設）する。したがって、例えば第８図に示したように、内壁段部に一端部を固着した水晶片２の下面にＩＣチップ３を配置し、即ち水晶片２とＩＣチップ３とを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さらに電子カードに内蔵する表面実装発振器として適する。

ちなみに、水晶片２とＩＣチップ３とを水平方向に並設した場合は、容器本体１の高さを0.3ｍｍとし、金属カバー４を70μｍとする。そして、容器本体１の開口端面のシームリング１３を金属体（120μｍ）とした場合は高さ寸法を約0.5ｍｍとし、シームリング１３を金属厚膜（10〜20μｍ）とした場合は高さ寸法を約0.4ｍｍにできる。

これに対し、水晶片２とＩＣチップ３とを垂直方向に配置した場合は、容器本体１の高さを0.55ｍｍとする。そして、シームリング１３（金属体120μｍ）及び金属カバー４（70μ）の厚みを加えると、約0.75ｍｍとなる。したがって、水晶片２とＩＣチップ３とを水平方向に並設した場合の高さ寸法を小さくできる。
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、水晶片２とＩＣチップ３とを並列に配設することによって全体の高さ寸法を0.5ｍｍや0.4ｍｍ程度にまで小さくできるが、これに伴い容器本体１も薄くなって強度が小さくなる。したがって、特にシーム溶接によって金属カバー４を封止する場合には、シーム溶接時における一対の金属ローラを金属カバー４に押圧・回転して進行する際、金属ローラの押圧力によって、積層セラミック（容器本体１）の接合面の剥離や容器本体１にクラックを生ずる問題があった。

また、表面実装発振器（容器本体）の高さ寸法を小さくすることによって、水晶振動子の振動特性を検査する水晶検査端子としての通信端子を容器本体１の外側面に形成できなくなる。また、同様に温度補償発振器とした場合の温度補償データの書込端子としての通信端子の場合も同様に形成できなくなる。このため、例えば容器本体１の外底面に通信端子を形成することが考えられるが、セット基板の配線パターンとの電気的短絡を生ずる問題があった。

なお、水晶片２とＩＣチップ３とを垂直方向に配置した場合（前第８図）には、容器本体１の高さ寸法は前述のように0.55ｍｍ程度となり、プローブ等との関係から最小限の大きさとなる概ね0.3（高さ）×0.3（幅）ｍｍの水晶検査端子１５を外側面に形成できる。しかし、水晶片２とＩＣチップ３とを並設した場合は、容器本体１の高さが前述のように0.3ｍｍとなるので、最小限となる0.3×0.3ｍｍの水晶検査端子１５を形成できなくなる。

（発明の目的）
本発明は、第１に高さ寸法を小さく維持した上で容器本体の強度を高め、第２に通信端子の形成を確実にする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、積層セラミックからなる底壁と枠壁とを有する断面視凹状として平面視矩形状の容器本体と、前記容器本体の幅方向を長さ方向とするとともに引出電極の延出した外周部が内底面の一側領域に固着された水晶片と、前記容器本体の内底面の他側領域にフリップチップボンディングされて前記水晶片と並列に固着されたＩＣチップとを備えてなる表面実装用の水晶発振器において、前記枠壁は前記ＩＣチップの固着される前記容器本体の一側領域又は前記水晶片の固着される前記容器本体の他側領域にて、前記容器本体の長さ方向に沿った少なくとも一辺から前記容器本体の幅方向に突出した突出部を有する構成とする。

このような構成であれば、水晶片及びＩＣチップを容器本体の内底面に並列に配置するので高さ寸法を小さくできる上に、水晶片又はＩＣチップの配置される一側領域又は他側領域の枠壁を幅方向に突出させるので、容器本体の強度を高められる。なお、枠壁の突出部は、容器本体の幅方向での長さの短い方の水晶片又はＩＣチップの配置される一側領域又は他側領域に形成される。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記突出部は前記容器本体の長さ方向に沿った対向辺のいずれもから突出する。これにより、請求項１の発明を明確にし、枠壁の突出部は対向辺のいずれもから突出するので、一辺からのみ突出した場合よりも容器本体の強度を高められる。

同請求項３では、請求項１において、前記枠壁は前記底壁から順に下層及び上層の二層とし、前記突出部は前記下層に設けられる。この場合でも、同様にして容器本体の強度を高められる。

同請求項４では、請求項１又は３において、前記突出部の表面には通信端子が設けられる。これにより、容器本体の高さを小さくした上で、突出部を幅方向に大きくできることから、例えばプローブの当接を確実にした大きさの通信端子を確実にして、セット基板の配線パターンとの電気的短絡を防止できる。なお、通信端子は例えば水晶振動子の振動特性を検査する水晶検査端子や温度補償データの書込端子とする。

同請求項５では、請求項１において、前記底壁は外底面から順に下層及び上層の二層とし、前記突出部の下方となる前記底壁の下層は凹みを有し、前記凹みには通信端子が設けられる。これにより、前述同様にプローブの当接を確実にした大きさの通信端子を確実に形成できてセット基板との電気的短絡を防止する。そして、この場合は、底壁の下層の外周から凹みを形成できるので突出部の大きさ（突出長）を短くできる。

同請求項６では、請求項１において、前記容器本体の開口端面はシーム溶接によって金属カバーが接合される。これにより、シーム溶接時における電極ローラの押圧力による容器本体のクラック等を防止でき、請求項１での効果を顕著にする。

（第１実施形態）
第１図及び第２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ある。但し、第１図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は金属カバーを除く同平面図である。また、第２図（ａ）は金属膜を形成していない状態の枠壁の図、同図（ｂ）は金属膜を形成した枠壁の図、同図（ｃ）は底壁に枠壁を積層した容器本体の図である。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、積層セラミックからなる底壁１ａ及び枠壁１ｂを有する凹状とした容器本体１を備える。そして、容器本体１の内底面に水晶片２とＩＣチップ３とを水平方向に並列に配列し、水晶片２は容器本体１の一側領域に、ＩＣチップ３は他側領域に配置する。容器本体１の幅方向でのＩＣチップ３の寸法は水晶片２の長さよりも短い。そして、容器本体１の開口端面（枠壁上面）のシームリング１３に金属カバー４を接合してなる。シームリング１３は金属体として、金属膜１４上に図示しない銀ロウによって固着する。

そして、この実施形態では、枠壁１ｂはＩＣチップ３の固着される容器本体１の長さ方向の他側領域にて、容器本体１の長さ方向に沿った対向辺から容器本体１の幅方向に突出した突出部１ｂ１を有する。この場合、容器本体１の開口端面となる枠壁上面の金属膜１４は突出部１ｂ1には形成されない。なお、図では、金属膜１４は外周にまで形成されているが、通常では外周から内側に離間して形成される。

このような構成であれば、水晶片２及びＩＣチップ３を容器本体１の内底面に並列に配置するので、従来例と同様に高さ寸法を小さくできる。そして、ＩＣチップ３の配置される他側領域の枠壁１ｂは幅方向の突出部１ｂ１を有するので、容器本体１の強度を高められる。特に、シーム溶接時の押圧力に対する機械的強度を高め、クラック等の発生を防止できる。

（第２実施形態）
第３図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の金属カバー及び金属リング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。

第２実施形態（第３図）では、第１実施形態と同様に、水晶片２とＩＣチップ３とを容器本体１の内底面に並列に配置し、容器本体１の開口端面（枠壁上面）をシーム溶接によって封止する。但し、シームリング１３は金属リングとする（前第１図参照）。そして、ＩＣチップ３の固着される容器本体１の他側領域にて、枠壁１ｂは長さ方向の対向辺から突出した突出部１ｂ1を有する。さらに、ここでは、各枠壁１ｂの突出部１ｂ1の表面に水晶検査端子１５を設ける。

これにより、第１実施形態と同様に、枠壁１ｂの突出部１ｂ1によって容器本体１の強度を高められる。そして、水晶検査端子１５を容器本体１の外底面ではなく、容器本体１の内部である枠壁１ｂの突出部１ｂ1の表面に設けるので、セット基板の回路パターンとの電気的短絡を防止する。また、水晶検査端子１５は容器本体１の内部に形成するので、セット基板の回路パターンとの浮遊容量を抑制して発振周波数の変化を防止できる。なお、ここでは、シームリング１３を金属リングとするので、金属リングの厚みによって金属カバー４と水晶検査端子１５との電気的短絡を防止できる。

（第３実施形態）
第４図は本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図で、特に枠壁の図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

第３実施形態では容器本体１の枠壁１ｂは底壁１ａから順に下層及び上層の二層とし、下層のみに突出部１ｂ1を設ける。そして、下層の突出部１ｂ1に水晶検査端子１５を設ける。この場合であっても、前述同様に容器本体１の強度を高める。そして、水晶検査端子１５とセット基板との電気的短絡を防止するとともに、浮遊容量を抑制して発振周波数の変化を防止できる。

そして、ここでは、枠壁１ｂの下層に水晶検査端子１５を設けるので、シームリングを厚膜金属としても、枠壁１ｂの上層によって金属カバー４と水晶検査端子１５との電気的短絡を防止できる。なお、通常では、水晶検査端子１５とシームリングとしての厚膜金属は同一厚みとなることに起因する。

（第４実施形態）
第５図は本発明の第４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）は金属カバー等を除く平面図、同図（ｃ）は底面図である。

第４実施形態では、枠壁１ｂの突出部１ｂ1に対応する容器本体１の外底面に凹みを形成し、水晶検査端子１５を形成する。すなわち、底壁１ａを外底面から順に下層及び上層の二層とする。そして、枠壁１ｂの突出部１ｂ1に対応する底壁１ａ下層に貫通孔を設けて底壁１ａの上層と積層する。但し、底壁１ａの上層には水晶検査端子１５の下地電極例えばＷやＭoが他の配線パターンとともに予め印刷され、積層後にメッキによってＮi及びＡuが形成される。

これにより、前実施形態と同様に、枠壁１ｂの突出部１ｂ1によって容器本体１の強度を高められる。そして、突出部１ｂ１に対応した容器本体１の外底面に水晶検査端子１５を設けるので、凹みを設けても強度を維持できる。そして、外底面から離間した凹みの内底面に水晶検査端子１５を設けるので、セット基板との電気的短絡を防止できる。

第６図は本発明の第５実施形態を説明する金属カバー等を除く表面実装発振器の平面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。

第５実施形態では、枠壁１ｂの突出部１ｂ1はＩＣチップ３の固着される他側領域の一方の長辺のみに形成する。そして、一対の水晶検査端子１５を突出部１ｂ1の表面上に形成する。この場合であっても、突出部１ｂ1によって容器本体１の強度を高める。そして、ここでは、枠壁１ｂの突出部１ｂ1は一方の長辺のみとするので、突出部の幅（突出長）を大きくできる。したがって、一対の水晶検査端子１５を大きくできる。

（他の事項）
上記実施形態では枠壁１ｂの突出部１ｂ1には水晶検査端子を設けたが、例えば温度補償データをＩＣチップ３に書き込む書込端子等の通信端子であってもよい。また、枠壁１ｂの突出部１ｂ1はＩＣチップ３の固着される他側領域に設けたが、例えば容器本体１の幅方向となる水晶片２の長さがＩＣチップ３よりも短い場合は、突出部１ｂ1は水晶片２の配置される一側領域に形成してもよいことは勿論である。

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第１図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は金属カバー等を除く同平面図である。 本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は金属膜を形成してない状態の枠壁の図、同図（ｂ）は金属膜を形成した枠壁の図、同図（ｃ）は底壁に枠壁を積層した容器本体の図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の金属カバー及び金属リングを除く平面図である。 本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図で、特に枠壁の図である。 本発明の第４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）は金属カバー等を除く平面図、同図（ｃ）は底面図である。 本発明の第５実施形態を説明する金属カバー等を除く表面実装発振器の平面図である。 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）は金属カバー等を除く平面図である。 従来例の他例を説明する表面実装発振器の一部断面とした側面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ 水晶片、３ ＩＣチップ、４ 金属カバー、５ 水晶保持端子、６ 回路端子、７ 実装端子、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ バンプ、１２ ＩＣ端子、１３ シームリング、１４ 金属膜、１５ 水晶検査端子。

Claims (4)

1. 積層セラミックからなる底壁と枠壁とを有する断面凹状とし、かつ、平面視矩形状の容器本体と、前記容器本体の短辺方向を長さ方向とするとともに引出電極が延出した外周部が前記容器本体の内底面の一側領域に直接固着された水晶片と、前記容器本体の前記内底面の他側領域にフリップチップボンディングされて前記水晶片と並列に固着されたＩＣチップと、を備えてなる表面実装用の水晶発振器において、前記枠壁が、前記ＩＣチップが固着された前記容器本体の前記内底面の他側領域に、前記容器本体の長辺方向に沿った前記枠壁の内壁面の少なくとも一辺から前記容器本体の短辺方向に突出した突出部を有し、該突出部の表面に水晶端子を設け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において、前記突出部が、前記枠壁の前記内壁面の長辺方向に沿った両対向辺から突出した表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記枠壁が、前記底壁から順に下層及び上層の二層とし、前記突出部が前記下層に設けられた表面実装用の水晶発振器。
4. 請求項１において、前記容器本体の開口端面に、シーム溶接によって金属カバーが接合された請求項１の表面実装用の水晶発振器。