JPH04107921U - 表面実装型共振子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面実装信頼性が充分に得られる端子電極構
造を有する表面実装型共振子を提供することにある。 【構成】容量成分を形成する基板表面に形成した複数の
帯状導体上に、圧電振動子を接続し、基板の裏面に端子
電極を形成した表面実装型共振子である。そして、前記
端子電極が基板の幅方向の両端部に夫々分割して形成さ
れる。このため、プリント基板実装時、クリーム状半田
が基板の長手方向及び幅方向にも拡がり、隣接する端子
電極間の短絡を抑えることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はプリント基板の表面に接合する表面実装型共振子に関するものであり 、特に端子電極の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

表面実装型共振子は、電子機器、通信機器などに多用される発振回路の一部を 構成するものであり、圧電振動子及び圧電振動子と接続する入出力用容量を備え たものがある。

【０００３】 本出願人は、先に、図５、６、７に示すように、基板１、基板１表面に形成さ れた３つの帯状導体１１、１２、１３、帯状導体１１、１２と接続する圧電振動 子２及び蓋体３とから構成されていた表面実装型共振子を提案した。

【０００４】 基板１表面には帯状導体１１、１２、１３が形成され、基板１裏面には幅方向 全体にわたり各帯状の端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅが形成され、帯状導体１ １、１２、１３と端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅとが基板１の端面を介して接 続されている。

【０００５】 上述の表面実装型共振子は、図４のコルピッツ発振回路の一部（図中鎖線で囲 まれる）を形成し、基板１表面の帯状導体１１、１３及び１２、１３との間で生 じる容量は入出力容量成分Ｃ１、Ｃ２に対応している。そして、帯状導体１１、 １２に接続する圧電振動子２は振動子Ｘに対応し、端子電極１１ｅは端子Ｔ１に 、端子電極１２ｅは端子Ｔ２に、端子電極１３ｅは端子Ｔ３に夫々対応する。

【０００６】 これにより、構成部品点数が少なく、且つ入出力容量成分Ｃ１、Ｃ２を内蔵す る表面実装型共振子を達成することができる。

【０００７】 このような表面実装型共振子をプリント基板に実装するには、先ず、端子電極 １１ｅ、１２ｅ、１３ｅが接合される配線パッド３１ｅ、３２ｅ、３３ｅ上にク リーム状半田を１００〜２００μｍ印刷塗布し、その上に表面実装型共振子を載 置、押圧する。その後、他の表面実装型電子部品とともにリフロー炉でクリーム 状半田を溶融して半田接合を行っている。

【０００８】

【従来技術の課題】

上述のようなコルピッツ発振回路の一部を成す表面実装型共振子では、基板１ の帯状導体１１、１３及び１２、１３との間で生じる入出力容量成分Ｃ１、Ｃ２ を設計値にするために、基板１の誘電率を大きな値にとり、帯状導体１１、１３ 及び１２、１３の間隔を０．８〜１．２ｍｍ程度に設定し、端子電極１１ｅ、１ ３ｅ及び１２ｅ、１３ｅの間隔は０．８〜１．２ｍｍ程度に設定していた。

【０００９】 このため、プリント基板３０に表面実装型共振子を実装する際に、表面実装型 共振子を上部から押圧した時、クリーム状半田３２が端子電極１１ｅ、１２ｅ、 １３ｅの間で、主に基板１の長手方向（図３中矢印ｘで示す）に拡がり易く、結 果として、図８に示すように端子電極１１ｅと１３ｅ、１２ｅと１３ｅに対応す る配線パッド３１ｅ、３２ｅ、３３ｅとが互いに短絡してしまうことがあり、表 面実装信頼性が充分に得られないという問題点があった。

【００１０】 この問題点を解決するためには、端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅ及び配線パ ッド３１ｅ、３２ｅ、３３ｅの幅を細くすることで、クリーム状半田が押圧によ り押し拡げられても短絡には起こらないようにできるが、プリント基板への接合 強度が低下し、実用に供することができない。

【００１１】 ここで、プリント基板への接合強度はプリント基板の曲げ試験により評価され るが、表面実装型共振子に発生する応力は、裏面ではＴ字はくりモードの力、ま た、共振子端面の剪断力である。ディメンションの違い等により両者を直接比較 することはできないが、一般に剪断力は大きな値を示することが知られている。 この剪断力は共振子端面に形成された端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅに接続さ れた部分で発生する。すなわち共振子端面の電極幅がプリント基板への接合強度 を大きく支配し、共振子裏面に設けられた端子電極１１ｅ、１２ｅ、１３ｅは、 特に中央部は接合強度に殆ど影響しないと考えられる。

【００１２】 本考案は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は表面実装信 頼性が充分に得られる端子電極構造を有する表面実装型共振子を提供することに ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、容量成分を形成すべく基板表面に被着させた複数の帯状導体 に、圧電振動子を接続して成る表面実装型共振子である。そして、前記帯状導体 はその各々の両端から端子電極が延出され、且つ該端子電極は基板裏面で所定間 隔をもって対向している。

【００１４】

【作用】

本考案の構造によれば、例えば基板表面に形成した帯状導体が基板の端面を介 して基板裏面側で端子電極を構成する。この端子電極が基板の幅方向の両端部に 夫々分割して形成される。

【００１５】 従って、プリント基板実装において、クリーム状半田を塗布し、表面実装型共 振子を押圧した際、過剰のクリーム状半田が、従来のように基板の長手方向と、 基板の幅方向の両端部に形成された端子電極間にも拡がることになり、従来に比 較して、隣接する端子電極の間で拡がったクリーム状半田による短絡を有効に抑 えることができる。

【００１６】 また、表面実装型共振子の端面の電極幅を十分にとることにより、上記クリー ム状半田による短絡防止と表面実装時の接合強度を同時に満足できるような最適 化を行った。

【００１７】 これにより、表面実装時の接合強度を維持しつつ、接合信頼性が大きく向上す る表面実装型共振子となる。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案の表面実装型共振子を図面に基づいて詳説する。図１は本考案の 表面実装型共振子の構造を示す断面図であり、図２は表面実装型共振子に使用す る基板の裏面平面図である。尚、表面実装型共振子の基板の表面側平面は図６を 用いて説明する。

【００１９】 図において、表面実装型共振子は、セラミック基板１と、該セラミック基板１ 表面に形成された帯状導体１１、１２、１３、圧電振動子２と、該圧電振動子２ を気密封止する蓋体３とを備えている。

【００２０】 セラミック基板１（以下、単に基板と記す）は、チタン酸バリウム、チタン酸 ランタン、チタン酸カルシウム、アルミナ等の誘電体磁器材料からなり、表面側 主面には、図６に示すように帯状導体１１、１２、１３が形成されている。また 、基板１の裏面側には図２に示すように共振子の端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂが基板１の端部に独立して形成されている。

【００２１】 この基板１の表面側の帯状導体１１、１２、１３は基板１の端面を介して端子 電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと接続している。具体的 には、帯状導体１１の一端は端面導体１１ｃを介して端子電極１１ａと接続して おり、他端は端面導体１１ｄを介して端子電極１１ｂと接続している。尚、帯状 導体１２、１３についても、端面導体１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄを介して 端子電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと接続している。

【００２２】 上述の帯状導体１１、１２、１３、端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 、１３ａ、１３ｂ及び端面導体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ ｄは、Ａｇなどの導電性粉末を含有するペーストを印刷・焼成することにより形 成される。

【００２３】 上述の基板１の構成により、表面側の帯状導体１１と１３の間で所定容量成分 が得られ、また帯状導体１２と１３の間で、所定容量成分が得られることになる 。所定容量成分の一方が図４における容量Ｃ１となり、他方が容量Ｃ２となる。

【００２４】 圧電振動子２は、圧電材料からなる圧電基板２１と圧電基板２１の両主面に夫 々設けられた電極２２ａ、２２ｂとから構成されている。圧電基板３１の上面に 形成された電極２２ａは圧電基板２１の一方側に延び、また圧電基板３１の下面 に形成された電極２２ｂは圧電基板２１の他方側に延びている。

【００２５】 このような構造の圧電振動子２は導電性接着剤５ａ、５ｂによって、基板１上 に接続・配置される。即ち、圧電振動子２の電極２２ａが基板１表面の帯状導体 １１に接続し、電極２２ｂが基板１表面の帯状導体１２に接続している。

【００２６】 これにより、図４に示すようなコルピッツ発振回路の鎖線で示す部分が構成さ れる。尚、図４のＸは圧電振動子２に対応する。また 端子Ｔ１は端子電極１１ ａ、１１ｂに対応し、端子Ｔ２は端子電極１２ａ、１２ｂに対応し、端子Ｔ３は 端子電極１３ａ、１３ｂに対応する。

【００２７】 蓋体３は、セラミック、樹脂などからなり、筺体状を成し、基板１上の圧電振 動子２を保護するために、封止用接着剤６を介して被覆・封止されている。

【００２８】 実際には、蓋体３の側内壁に段差３ａを設け、この段差３ａ部分にあらかじめ 導電性接着剤５ａ、５ｂを塗布し、圧電振動子２を載置し、圧電振動子２と基板 １との間に充分ギャップが形成されるように再に充分な量の導電性接着剤５ａ、 ５ｂを塗布し、基板１に蓋体３を封止することにより、圧電振動子２の各電極２ ２ａ、２２ｂと帯状導体１１、１２との接続が達成される。

【００２９】 本考案の特徴的なことは、基板１の裏面側の端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ 、１２ｂ、１３ａ、１３ｂが基板１の表面側の帯状導体１１、１２、１３と接続 して、且つ夫々が独立して形成されている。

【００３０】 これにより、図３に示すようにプリント基板３０に端子電極１１ａ、１１ｂ、 １２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと接合される配線パッド３１ａ、３１ｂ、３２ ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ上にクリーム状半田を１００〜２００μｍ塗布し、 表面実装型共振子を載置・押圧した時に、過剰のクリーム状半田３１が配線パッ ド３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂの外側に拡がるが、この時 、基板の長手方向（矢印ｘ）及び基板の幅方向（矢印ｙ）の両方向に拡がるため 、隣接する端子電極、例えば端子電極１１ａと１３ａに対応する配線パッド３１ ａ、３３ａから拡がったクリーム状半田３１が互いに短絡することが有効に抑え ることができ、実装接合の信頼性を損なうことがない。

【００３１】 また、図４から明らかなように、回路的には帯状導体１１と１３及び１２と１ ２、１３との間で生じる容量Ｃ１とＣ２とがお互いに圧電振動子Ｘを中心として 対称となっている。このため、プリント回路基板３０上の配線パッド３１ａ、３ １ｂに端子電極１１ａ、１１ｂを、配線パッド３２ａ、３２ｂに端子電極１２ａ 、１２ｂを接合しても、また配線パッド３２ａ、３２ｂに端子電極１１ａ、１１ ｂを、配線パッド３１ａ、３１ｂを端子電極１２ａ、１２ｂを接合しても電気的 には等価である。即ち、プリント回路基板の実装時において、方向性を考慮して プリント基板に実装する必要がない。

【００３２】 ここで、上述の表面実装型共振子では、入出力容量値Ｃ１、Ｃ２を数十ｐＦに 設定するするため、基板１の誘電率によっても変動するが、例えば比誘電率を２ ８００程度の基板１を用いた場合、帯状導体１１、１２、１３の間隔を０．８〜 １．５ｍｍ程度、幅Ｗを１．０〜１．７ｍｍに設定する必要がある。

【００３３】 本考案者らはこのように制約のある端子電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 、１３ａ、１３ｂについて、端子電極間の短絡防止と、プリント基板への接合強 度という観点から端子電極の幅ｗと長さ（基板幅方向の長さ）ｌとの関係につい て検討した。

【００３４】 その結果、隣接する端子電極に対応する配線パッドの間隔を、クリーム状半田 の拡がりを考慮し、且つ基板表面側の帯状導体に準拠して０．８〜１．５ｍｍ、 ｍｍで、幅ｗを１．０〜１．７ｍｍの範囲においては、ｗ／ｌ値を０．７〜２． ０になるように設定することが重要であることを知見した。

【００３５】 ｗ／ｌ値が上述の範囲内であれば、隣接端子電極に対応する配線パッド間のク リーム状半田との短絡が皆無となり、プリント基板との接合強度が６．０ｍｍ以 上となる。

【００３６】 ここで、電極強度は、プリント基板３０に表面実装型共振子を半田接合しプリ ント基板３０の裏面側から表面実装型共振子の対応する中心部分を所定速さで加 圧し、プリント基板３０を撓ませる。プリント基板３０から表面実装型共振子が 剥離する時のプリント基板３０の撓み量で評価した。

【００３７】 ｗ／ｌ値が２．０を越えると、幅ｗに対して、長さｌが相対的に短くなり、ク リーム状半田の拡がりによる短絡は発生しないものの、半田接合面積が充分にえ られず、プリント基板との接合強度が劣化する。具体的には前記短絡の発生は０ ％であったが、電極強度が３．５ｍｍ以下となって、通常１〜３ｍｍ以上が要求 されるが、これでは余裕がない状態である。

【００３８】 また、ｗ／ｌ値が０．７未満では、幅ｗに対して、長さｌが相対的に長くなり 、接合強度は充分に得られるものの、クリーム状半田の基板１の幅方向（矢印ｙ ）への拡がりが充分にえられず、結果として基板１の長さ方向に拡がり隣接する 端子電極に対応する配線パッドに塗布したクリーム状半田３１と短絡してしまう 。具体的には強度は６．１ｍｍ以上であったが、短絡の発生率は０．１％以上で あった。

【００３９】 上述の実施例では、基板１表面の帯状導体１１、１２、１３と端子電極１１ａ 、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂとの接続を基板端面に形成された導 体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄで行ったが、基板端面に凹 部又は凸部を設け、該凹部又は凸部に導体１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、１ ３ｃ、１３ｄを形成してもよい。

【００４０】

【考案の効果】

以上、詳述したように、本考案によれば、基板の裏面に形成した端子電極が基 板端面を介して基板表面の帯状導体と接続し、且つ基板裏面においては夫々独立 して形成されているため、プリント基板実装時、端子電極に対応する配線パッド 上に塗布したクリーム状半田が拡がっても、隣接する端子電極及び配線パッド間 で塗布したクリーム状半田が短絡することがなく、またプリント基板への取付強 度の高い部品、即ち、表面実装信頼性の高い表面実装型共振子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の表面実装型共振子の構造を示す断面図
である。

【図２】本考案の表面実装型共振子に使用される基板の
裏面側平面図である。

【図３】本考案の表面実装型共振子をプリント基板に実
装したときの半田の拡がり状態を示す概略図である。

【図４】表面実装型共振子を含むコルピッツ発振回路の
等価回路図である。

【図５】従来の表面実装型共振子の構造を示す断面図で
ある。

【図６】表面実装型共振子に使用される基板の表面側平
面図である。

【図７】従来の表面実装型共振子に使用される基板の表
面側平面図である。

【図８】従来の表面実装型共振子をプリント基板に実装
したときの半田の拡がり状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・・圧電振動子 ３・・・・・・・・・・蓋体 ５ａ、５ｂ・・・・・・導電性接着剤 ６・・・・・・・・・・封止用接着剤 １１、１２、１３・・・帯状導体 １１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ・・
・・端子電極 ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ・・
・・配線パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大塚 一弘 鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 容量成分を形成すべく基板表面に被着さ
   せた複数の帯状導体に、圧電振動子を接続して成る表面
   実装型共振子において、前記帯状導体はその各々の両端
   から端子電極が延出され、且つ該端子電極は基板裏面で
   所定間隔をもって対向していることを特徴とする表面実
   装型共振子。