JPH0666128U - 表面実装型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れた高温半田層による封止構造で
あって、金属板状蓋体の封止面の中央に広がる半田を抑
制して、気密封止の信頼性を向上させた表面実装型水晶
発振器を提供する。 【構成】 水晶振動片２を収納するキャビティー１２を
有する積層回路基板１と、該キャビティー１２を覆うよ
うにキャビティー１２開口周囲面に配置した高温半田層
２２を介して気密封止される金属板状蓋体２１とから成
る表面実装型水晶発振器において、前記金属板状蓋体の
封止面に、突条２３を周設した。また、前記金属板状蓋
体の封止面に、半田レジスト膜２４を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、表面実装型水晶発振器に関し、特に積層回路基板にキャビティーを 形成し、該キャビティーに水晶振動片を含む電子部品を配置した表面実装型水晶 発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば、ＯＡ機器、通信機器などの各種電子機器に使用される表面実装型水 晶発振器は、セラミックなどから成る単板状の回路基板上に水晶振動片やＩＣチ ップなどの電子部品を載置し、蓋体で封止していた。このような単板状回路基板 に、水晶振動片や電子部品を載置する構造においては、水晶振動片が振動可能に する空間を確保するために水晶振動片サポータが必要となり、その水晶振動片の 下部に電子部品を載置すると、表面実装型水晶発振器の高さが厚くなるという問 題点があった。

【０００３】 これに対して、回路基板を内部配線パターンを有する絶縁層を複数積層すると ともに、積層回路基板にキャビティーを形成し、このキャビティー内に水晶振動 片を含む電子部品を収納し、該キャビティーを被覆するために、キャビティーの 周囲の面で金属板状蓋体を接合層などを介して気密的に封止していた。（実開平 ４−５９６２９号公報参照） この構造ではキャビティー内に水晶振動片を含む電子部品が収納でき、さらに 、金属板状蓋体を用いるため、表面実装型水晶発振器の低背化が可能となる。

【０００４】 尚、特に水晶発振器において、金属製板状蓋体を用いるのは、上述のように低 背型にすることと、発振の不要輻射を抑制するシールド効果を持たせることがで きるためであり、特に、発振周波数が高周波化する傾向にある水晶発振器には極 めて重要となる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来では、積層回路基板のキャビティーを金属製板状蓋体で被 覆するための方法としては、キャビティーの周囲部分にメタライズ層を予め形成 しておき、シーム溶接法で封止する方法があった。しかし、シーム溶接法は、接 合のための設備が大掛かりになり、また、溶接処理が個々の表面実装型水晶発振 器ごとに行わなくてはならず、生産性が低いという問題点があった。

【０００６】 また、キャビティーの開口周囲にメタライズ層を形成し、さらに高温半田層を 形成しておき、金属板状蓋体を載置して、所定圧力で熱処理する方法があった。

【０００７】 しかし、この場合、半田層が所定圧力と金属板状蓋体の半田濡れ性のために金属 板状蓋体の封止面の中央側に広がってしまい、封止部分に充分な量の半田を維持 することができず、気密封止の信頼性が低かった。

【０００８】 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、生産性に 優れた高温半田層による封止構造であって、金属板状蓋体の封止面の中央に広が る半田を抑制して、気密封止の信頼性を向上させた表面実装型水晶発振器を提供 することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載された本考案は、水晶振動片を収納するキャビティーを有する 積層回路基板と、該キャビティーを覆うようにキャビティー開口周囲面に配置し た高温半田層を介して半田付けされる金属製板状蓋体とから成る表面実装型水晶 発振器において、前記金属製板状蓋体の半田付け領域の内側に、前記積層回路基 板のキャビティー開口周囲面に当接する突条を周設した表面実装型水晶発振器で ある。

【００１０】 請求項２に記載された本考案は、水晶振動片を収納するキャビティーを有する 積層回路基板と、該キャビティーを覆うようにキャビティー開口周囲面に配置し た高温半田層を介して半田付けされる金属製板状蓋体とから成る表面実装型水晶 発振器において、 前記金属製板状蓋体の半田付け領域の内側に、半田レジスト 膜を被覆させた表面実装型水晶発振器である。

【００１１】

【作用】

請求項１に記載した表面実装型水晶発振器によれば、金属製の板状蓋体の外周 部に、積層回路基板のキャビティーの開口周囲の面に実質的に当接する突条を周 設したため、突条の先端が、キャビティー開口周囲の面と当接して、開口周囲の 面と金属板状蓋体の間に所定間隙が形成されことになる。この間隙には、高温半 田層が充分に維持される。また、溶融した高温半田層の一部が金属板状蓋体の中 央部側に広がろうとしても、突条部分で遮断されることになるため、実際の半田 の広がりが抑制される。

【００１２】 また、請求項２に記載した表面実装型水晶発振器によれば、金属製蓋体と、積 層回路基板のキャビティーの開口周囲の面との間に高温半田層を介在させて封止 しても、たとえ高温半田層の一部が金属板状蓋体の封止面の中央部側に流れよう としても、半田レジスト膜が存在するため、半田濡れ性が殆どなくなり、実際の 半田の広がりを抑制することができる。

【００１３】 したがって、両考案は、生産性に優れた高温半田層を用いた封止が可能であり 、しかも、溶融した半田の広がりを防止できるため、封止に寄与する半田層をキ ャビティー開口周囲の封止部分に充分な量で維持させることができるため、気密 封止の信頼性が大きく向上する。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の表面実装型水晶発振器を図面に基づいて詳説する。図１は本考 案の表面実装型水晶発振器の断面図であり、図２は蓋体を省略した状態の斜視図 である。

【００１５】 本考案の表面実装型水晶発振器は、キャビティー１２が形成された少なくとも 積層構造の積層回路基板１と、該キャビティー１２内に配置された水晶振動片２ 、電子部品３と、該キャビティー１２を封止するように積層回路基板１の上面に 配置された金属板状蓋体２１とから構成されている。

【００１６】 積層回路基板１は、セラミックなどの絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃからなり、積層 回路基板１の中央部には、絶縁層、例えば１ａ、１ｂの一部が除去されて構成さ れたキャビティー１２が形成されている。前記絶縁層１ａと１ｂとでは、除去の 寸法が異なり、キャビティー１２に段差部１２ａが形成されている。

【００１７】 また、積層回路基板１を構成する絶縁層１ｂ、１ｃ上には、夫々内部配線とな り、且つキャビティー１２の底面又はキャビティー１２の段差部１２ａの一部に 露出して水晶振動片２が配置されたり、電子部品３が配置されたりするパッドと なる導体膜が形成されている。また、絶縁層１ａ上のキャビティー１２の周囲に は、金属板状蓋体２１の封止を容易にするためのメタライズ導体膜１１が形成さ れている。

【００１８】 また、積層回路基板１の裏面には、ＶＤＤ入力用端子、アース端子、出力用端 子、制御信号入力用端子などの複数の端子１３・・・が形成されている。この端 子１３は、発振回路を構成するように、例えば絶縁層１ｂ、１ｃの厚み方向を貫 くビアホール導体１４によって、内部配線、パッドなどに接続している。また、 別の接続手段として、積層回路基板１の端面に、絶縁層１ｂ、１ｃ上に形成した 内部配線、パッドなどと接続する半円形状の導通スルーホールを形成し、この導 通スルーホールを介して各端子１３・・・と接続しても構わない。

【００１９】 金属板状蓋体２１は、鉄、ＳＵＳなどの金属から成り、積層回路基板１の表面 に位置する絶縁層１ａに形成した封止用メタライズ導体膜１１との間で高温半田 層２２を介して、気密的に封止されている。

【００２０】 水晶振動片２は、所定方向にカットされた水晶板に振動電極が形成され、キャ ビティー１２の側面の段差部１２ａのパッドに耐熱性導電接着剤などを介して電 気的に接続されている。

【００２１】 また、電子部品３は、例えばコルピッツ型発振回路が構成されるように発振用 インバーター、増幅用インバータなどを集積したＩＣチップ、抵抗、コンデンサ などからなり、主に絶縁層１ｃに形成されたパッドにワイヤボンディングや耐熱 性導電接着剤などによって電気的に接続されている。

【００２２】 上述の積層回路基板１は、通常のセラミック多層回路基板の製造技術を用いて 製造される。即ち、所定形状のセラミックグリーンシート上に、内部配線、パッ ド、メタライズ導体膜１１となる導体膜をタングステン、モリブデン、マンガン などの導電性ペーストで印刷した後、複数枚のセラミックグリーンシートを積層 ・圧着した後、セラミックグリーンシートと導電性ペーストを一体的に焼結可能 な条件で、焼成処理を行う。

【００２３】 請求項１に記載した本考案は、図３の拡大断面図に示すように、前記金属板状 蓋体２１の封止面で、前記キャビティー１２の開口周囲に形成した封止用メタラ イズ導体膜１１の表面又は封止用メタライズ導体膜１１とキャビティー１２の開 口との間の絶縁層１ａの露出部分と実質的に当接する突条２３が周設されている ことである。この突条２３の高さは、０．０５〜０．２ｍｍである。即ち、半田 層２２が介在されていない状態で、積層回路基板１上に、金属板状蓋体２１を配 置した場合には、突条２３の高さ分に相当する間隙が、積層回路基板１の封止用 メタライズ導体膜１１の表面と金属板状蓋体２１との間に存在することになり、 さらに、突条２３と封止用メタライズ導体膜１１の表面又は封止用メタライズ導 体膜１１とキャビティー１２の開口との間の絶縁層１ａの露出部分との当接によ って、側面から見た場合、キャビティー１２が遮断されることになる。

【００２４】 このような構造の積層回路基板１と金属板状蓋体２１との封止は、まず、積層 回路基板１の封止用メタライズ導体膜１１の表面にクリーム状高温半田（鉛９： 錫１（融点が２６０℃以上）又は鉛１：錫９（融点が２２０℃以上）を上述の間 隔と同等、それ以上の厚みになるように供給する。次に、位置合わせを行い、金 属板状蓋体２１を積層回路基板１上に載置し、積層方向に所定圧力を与える。こ の圧力としては、金属板状蓋体２１の自重や積層回路基板１の自重であっても構 わない。

【００２５】 この状態で、高温半田の融点を考慮したリフロー炉に投入して、積層回路基板 １と金属板状蓋体２とを高温半田層２２を介して気密封止を行う。

【００２６】 上述のように高温半田層２２を介して気密封止を行った表面実装型水晶発振器 において、金属板状蓋体２１に周設した突条２３の存在により、高温半田層２２ の一部が溶融して、金属板状蓋体２１の平面方向に広がろうとしても、突条２３ と封止用メタライズ導体膜１１との当接部分で遮断され、特に、金属板状蓋体２ １の封止面の中央部側に流れることが有効に防止できる。これにより、メタライ ズ導体膜１１上に供給した高温半田層２２が、この封止部分で不足することがな く、信頼性高く気密封止することができる。

【００２７】 また、請求項２に記載した本考案は、図４の拡大断面図に示すように、前記金 属板状蓋体２１の封止面に、前記キャビティー２１開口周囲に形成したメタライ ズ導体膜１１と実質的に接合する外周部を除いて、その内周側に半田レジスト膜 ２４を形成したものである。

【００２８】 この半田レジスト膜２４は、厚み０．０５〜０．１５ｍｍであり、半田濡れ性 が悪く且つ耐熱性の高い樹脂などによって形成されている。

【００２９】 このような構造の積層回路基板１と金属板状蓋体２１との封止は、まず、積層 回路基板１の封止用メタライズ導体膜１１の表面にクリーム状高温半田（鉛９： 錫１（融点が２６０℃）又は鉛１：錫９（融点が２２０℃）を供給する。次に、 位置合わせを行い、金属板状蓋体２１を積層回路基板１上に載置し、積層方向に 所定圧力を与える。この圧力しては、金属板状蓋体２１の自重や積層回路基板１ の自重であっても構わない。

【００３０】 この状態で、高温半田の融点を考慮したリフロー炉に投入して、積層回路基板 １と金属板状蓋体２とを高温半田層２２を介して気密封止を行う。

【００３１】 上述のように高温半田層２２を介して気密封止を行った表面実装型水晶発振器 において、金属板状蓋体２１の封止面側の内周部寄りに形成した半田レジスト膜 ２４より、高温半田層の一部が溶融して、金属板状蓋体２１の平面方向に広がろ うとしても、実質的に半田の流れが防止されることになる。これにより、メタラ イズ導体膜１１上に供給した高温半田が、この封止部分で不足することがなく、 信頼性高く気密封止することができる。

【００３２】 以上のように、金属板状蓋体２１に突条２３を形成し、または、半田レジスト 膜２４を形成したため、封止処理が極めて簡単で量産性に優れた高温半田層２２ による封止においても、半田の広がりによる半田層２２の不足による封止信頼性 の低下がなく、安定した封止信頼性が維持できる。

【００３３】 尚、ここで、半田層２２を封止するために、２２０〜２６０℃程度の熱で処理 するが、積層回路基板１内の水晶振動片２や電子部品３である抵抗、コンデンサ ーは、耐熱温度３００℃以上のポリイミド樹脂をベースとした導電性接着剤で接 続しており、また、電子部品３であるＩＣチップはワイヤボンディング細線によ る超音波融着接続しているため、封止の際の熱処理では、その接続部分に何等劣 化を与えることはなく、さらに、プリント配線基板上に、表面実装型水晶発振器 を通常の半田（融点約１８０℃）でリフロー接合しても、封止部分に何等悪影響 を与えることがない。

【００３４】 また、上述の両実施例として、積層回路基板１と金属板状蓋体２１との位置合 わせを容易にするために、金属板状蓋体２１の外周部の４辺に、積層回路基板１ の側面に当接されるように、折り曲げられたＬ字状の突起２５（図４に図示）を 形成しておけば、積層回路基板１上に金属板状蓋体２１を載置し、位置合わせが 極めて容易となる。

【００３５】 また、３層の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃからなる積層基板で説明してたが、例え ば、夫々絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃの機械的な強度を向上させるために、例えば内 部配線パターンが形成されていない絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃを複数積層しても構 わない。

【００３６】

【考案の効果】

いずれの本考案によれば、生産性に優れた高温半田層による封止構造であって 、金属板状蓋体の封止面の中央に広がる半田を抑制して、気密封止の信頼性を向 上させた表面実装型水晶発振器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の表面実装型水晶発振器の断面図であ
る。

【図２】本考案の表面実装型水晶発振器の蓋体を省略し
た状態の斜視図である。

【図３】請求項１に記載した表面実装型水晶発振器の金
属板状蓋体とキャビティー周囲の封止部分の拡大断面図
である。

【図４】請求項２に記載した表面実装型水晶発振器の金
属板状蓋体とキャビティー周囲の封止部分の拡大断面図
である。

【符号の説明】

１・・・積層回路基板 １ａ、１ｂ、１ｃ・・絶縁体層 ２１・・・金属板状蓋体 ２・・・・水晶振動片 ３・・・・電子部品 １２・・・キャビティー １２ａ・・・・・段差部 ２２・・・・・・高温半田層 ２３・・・・・・突条 ２４・・・・・・半田レジスト膜 ２５・・・・・・突起

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶振動片を収納するキャビティーを有
   する積層回路基板と、該キャビティーを覆うようにキャ
   ビティー開口周囲面に配置した高温半田層を介して半田
   付けされる金属製板状蓋体とから成る表面実装型水晶発
   振器において、前記金属製板状蓋体の半田付け領域の内
   側に、前記積層回路基板のキャビティー開口周囲面に当
   接する突条を周設したことを特徴する表面実装型水晶発
   振器。
2. 【請求項２】 水晶振動片を収納するキャビティーを有
   する積層回路基板と、該キャビティーを覆うようにキャ
   ビティー開口周囲面に配置した高温半田層を介して半田
   付けされる金属製板状蓋体とから成る表面実装型水晶発
   振器において、前記金属製板状蓋体の半田付け領域の内
   側に、半田レジスト膜を被覆させたことを特徴する表面
   実装型水晶発振器。