JP2004312284A - 表面実装型圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンタクトに十分な大きさを有する書込み端子電極を備えると共に小型化の要求に対応した表面実装型圧電発振器、特にワンチップＩＣタイプ水晶発振器を得る。
【解決手段】発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部４を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部４の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子１０１と、を備える表面実装型圧電発振器１０であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極６ａを形成し該ランド電極６ａとその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部４を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部４の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子１０１と、を備える表面実装型圧電発振器１０であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極６ａを形成し該ランド電極６ａとその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば移動体通信機器に用いられる表面実装型圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化および小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶振動子やワンチップＩＣタイプ水晶発振器等の水晶デバイスに対しても小型化、低価格化の要求が高まっている。
【０００３】
従来の表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器としては、例えば特開２０００−１５１２８３号公報で開示されたようなものがあり、図３（ａ）は表面実装型水晶振動子を省略した状態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器の上面図で、図３（ｂ）はその構造を示すＡ−Ａ縦断面図である。
同図に示すように従来のワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、発振回路および温度補償回路を構成するＩＣチップ１０３と、上面にＩＣチップ１０３を収容する凹陥部１０４と該凹陥部１０４の開口面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面１０２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極１０５と長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の書込み端子電極１０６とを備える略矩形状のセラミック配線板１０２と、を備え、前記ＩＣチップ１０３を前記凹陥部１０４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極１０５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部１０４を覆い閉止する構造を有する。
【０００４】
前記凹陥部に収容されたＩＣチップ１０３には前記書込み端子電極１０６を介して周波数温度特性を安定させるための温度補償データ等が外部装置（図示せず）より入力される。
【０００５】
前記書込み端子電極１０６は前記セラミック配線板１０２を構成するセラミック絶縁層１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わせて溝の内側に設けられたものであって、セラミック絶縁層１０２ｂ、１０２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層１０２ｃの上面、即ち接続面１０２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているが最下層であるセラミック絶縁層１０２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
【０００６】
このような構成にすることで、書き込み制御端子電極１０６はセラミック配線板１０２の最外周面および実装底面（セラミック絶縁層１０２ａの下面）に露出することが無く、外部のプリント配線基板に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極１０６との短絡を防止することができる。
【０００７】
【特許文献】特開２０００−１５１２８３号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００の更なる小型化、即ち前記セラミック配線板１０２本体の小型化のみならず該セラミック配線板１０２が備える前記書込み端子電極１０６及び前記外部入力端子電極１０５も小型化されるだけでなく、前記接続面１０２ｄ側の切り欠き周縁に形成された書込み端子電極１０６のランド電極１０６ａと外部入力端子電極１０５との間隙１０８が狭窄してしまい、外部入力端子電極１０５と前記水晶振動子１０１の外部出力端子電極１０１ａとをはんだ固定する際に該はんだが展開して前記ランド電極１０６ａにまで達して前記書込み端子電極１０６と前記外部入力端子電極１０５とが短絡する虞がある。
【０００９】
以下、図３を斟酌して書込み端子電極１０６と外部入力端子電極１０５との短絡防止対策を説明する。
図４は書込み端子電極の形成工程を説明するための図で、そこで第１の短絡防止対策として、前記ランド電極１０６ａを形成しない、即ち前記接続面１０２ｄには前記外部入力端子電極１０５のみを備えるセラミック配線板を作製することが考えられるが該ランド電極１０６ａは製造上必然的に形成されてしまうものである。
前記書込み端子電極１０６の形成手順は、例えば特開２００２−０１６３５４号公報に開示された手法の応用により、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、前記セラミック絶縁層１０２ａ乃至１０２ｃとなるグリーンシート１１２ａ乃至１１２ｃ夫々、例えばグリーンシート１１２ｃに貫通楕円穴１１３（二等分割することで切り欠きとなる。）を形成し、グリーンシート１１２ｃ及び１１２ｂ（不図示）の貫通楕円穴１１３の内壁面にタングステン等の金属ペースト１１１を穴埋め印刷と余剰の金属ペーストの吸引とにより被着させる。この穴埋め印刷〜吸引工程の終了後に、導体パターン（外部入力端子電極１１６）印刷工程に移行する。図４（ｃ）に示すように、全ての印刷が完了したグリーンシート１１２ａ乃至１１２ｃを積層し焼成した後、金属ペーストの上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施す。
図４（ａ）に示すように、貫通楕円穴への金属ペーストの充填不良、即ち貫通楕円穴１１３の内壁面への金属ペースト１１１の被着不良を考慮して貫通楕円穴径１１３より若干大きい楕円穴１１５を備えるスクリーン印刷版１１４を用いることで貫通楕円穴１１３の上側（印刷面側）周縁にも金属ペースト１１１が印刷されてしまう。特にグリーンシート１１２ｃの印刷面、即ち前記接続面に相当する面には外部入力端子電極１１６が備わることから製造効率（穴埋め印刷〜吸引工程と導体パターン印刷工程との連続作業が可能となる。）を考慮して接続面側からの印刷が好適であり、結果として前記ランド電極が形成されてしまう。
【００１０】
第２の短絡防止対策として、前記セラミック配線板１０２の外部入力端子電極１０５を更に小型化、即ち間隙１０８を拡張することも考えられるが、前記外部出力端子電極１０１ａとの電極面積の格差により外部出力端子電極１０１ａのはんだ実装後の応力がはんだ接合部に不均等に配分されることで外部出力端子電極１０１ａとの接続信頼性の低下が懸念される。
【００１１】
第３の短絡防止対策として、前記セラミック配線板１０２の書込み端子電極１０６を更に小型化する、若しくは、同一端面に形成された書込み書込み端子電極１０６のいずれか一方を更に小型化することも考えられるが、前記セラミック配線板１０２の製造ばらつきを踏まえると、書込み端子電極１０６と温度補償データ等を入力する外部装置との位置合わせが極めて困難となり接触ミスによる調整不良など歩留りが悪化する虞がある。
【００１２】
第４の短絡防止対策として、前記書込み端子電極１０６の大きさを現状のままとし書込み端子電極１０６同志の間隙１０９を更なる狭小化することも考えられるが、前記セラミック配線板１０２の製造ばらつきから同一端面に配設された前記ランド電極１０６ａ同志が短絡する虞がある。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、コンタクトに十分な大きさを有する書込み端子電極を備えると共に小型化の要求に対応した表面実装型圧電発振器、特にワンチップＩＣタイプ水晶発振器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【００１５】
また請求項２記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする。
【００１６】
また請求項３記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【００１７】
また請求項４記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は表面実装型水晶振動子を省略した状態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器の上面図、図１（ｂ）はその構造を示すＡ−Ａ断面図である。
同図から明らかなように本発明実施形態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器１０は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、
発振回路および温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップ３と、
上面にＩＣチップ３を収容するための凹陥部４と該凹陥部４の開口面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極５と対向する一対の側端面、例えば長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の側面電極、即ち書込み端子電極６とを備える略矩形状のプリント配線基板、例えばセラミック配線板２と、
前記書込み端子電極６夫々の接続面２ｄ側の溝周縁に形成され該書込み端子電極６と導通するランド電極６ａを被覆するように形成した絶縁体層、例えばアルミナコーティング７と、を備え、
前記ＩＣチップ３を前記凹陥部４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部４を覆い閉止する構造を有する。
外部入力端子電極５、書込み端子電極６及びランド電極６ａはタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２０】
前記凹陥部に収容されたＩＣチップ３には前記書込み端子電極６を介して周波数温度特性を安定させるための温度補償データ等が外部装置（不図示）より入力する。
【００２１】
前記書込み端子電極６は前記セラミック配線板２を構成するセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わせて構成した溝状部分の内壁面に形成したものであって、セラミック絶縁層２ｂ、２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層２ｃの上面、即ち接続面２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているがセラミック絶縁層２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
これにより、外部のプリント配線基板（不図示）に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１０をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極６との短絡を防止することができる。
【００２２】
前記アルミナコーティング７は、前記セラミック配線板２を構成する材料である酸化アルミニウムを主成分とする材料にガラス粉末を添加しそれと溶剤を混合した絶縁体ペーストを前記セラミック配線板２の接続面２ｄ、即ち最上層を構成するセラミック絶縁層２ｃとなるグリーンシートの貫通楕円穴（二等分割することで前記切り欠きとなる。）周縁に被着した金属ペースト（前記ランド電極６ａ）上に印刷する。そして、絶縁体ペーストはセラミック絶縁層２ｃとその他のグリーンシートとを積層した上で各グリーンシート、前記外部入力端子電極５等の金属ペーストと共に同時焼成されることにより得られる。
【００２３】
前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とを導通固定するはんだ８の厚みが約５０マイクロメートル（μｍ）であることから、アルミナコーティング７の厚みをこれより薄くすることにより、例えば本実施形態では厚み約２０μｍとしたところ、これが障害となってはんだ接合部に過度のストレスが加わることがない。
なお、前記アルミナコーティング７の厚みは、前記はんだ８の厚みの製造バラツキを考慮すると３０マイクロメートル（μｍ）以下とすべきである。一方、絶縁性を確保する（前記絶縁体ペーストの下地を露出させない十分な印刷量）という観点からすると５μｍ以上とすべきであるから、５〜３０μｍの範囲で設定するのが望ましいと言えよう。
【００２４】
このような構成にすることで、前記書き込み端子電極６はセラミック配線板２の最外周面及び下面（実装底面）及び上面（前記接続面２ｄ）に露出することが無くなり、前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とをはんだ接合する際にはんだが展開しても前記ランド電極６ａに接触することがないので書込み端子電極６と外部入力端子電極５との短絡を防止することが可能である。
【００２５】
前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とを機械的及び電気的に接続するはんだ８が該外部出力端子電極１０１ａと該外部入力端子電極５とから流出しないように、該外部出力端子電極１０１ａの周縁近傍と該外部入力端子電極５の周縁近傍の少なくとも一方に前記アルミナコーティング７を形成しても前記書込み端子電極６、前記ランド電極６ａとの短絡を防止する効果は得られる。
または、はんだ８が外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５とから流出したとしても、前記ランド電極６ａに接触しないようにランド電極６ａを囲繞するように前記アルミナコーティング７を形成しても前記書込み端子電極６、前記ランド電極６ａとの短絡を防止する効果は得られる。
【００２６】
はんだ接合は溶融したはんだが金属表面に流れる、即ちぬれる事で接合部の表面とはんだとの界面で合金を形成し、その結果、良好な機械的及び電気的な接続が得られる、換言すれば、はんだがぬれない材料又は絶縁材料であれば前記絶縁体層はアルミナコーティング７以外でも構わない。
アルミナコーティング７の代替例として、第１に液体絶縁材料、例えば鉱物性油、合成油（アスカレル等）、シリコンオイル（液状の有機けい素化合物）を前記ランド電極６ａの表面に塗布する。
又は第２に固体絶縁材料、例えば雲母、石綿、ガラス（鉛ガラス、石英ガラス等）を前記ランド電極６ａの表面に配設する。
又は第３に有機物の固体絶縁材料、例えば絶縁紙、繊維性材料、天然樹脂（ロジン、セラック、琥珀等）、ゴム（天然ゴムやクロロプレインゴム、ブタジエンゴム、シリコンゴム等の合成ゴム）、合成樹脂（ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルホルマール等の熱可塑性樹脂及びフェノール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂）、ワニスを前記ランド電極６ａの表面に配設する。
【００２７】
前記表面実装型水晶振動子１０１の前記外部出力端子電極１０１ａとセラミック配線板２の前記外部入力端子電極５とを導通固定する手段として導電性接着剤による導通固定があるが、該導電性接着剤ははんだの付かないセラミック等の無機質材料にも接着する。外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５との接合に導電性接着剤を用い該導電性接着剤の塗布量が所望する塗布量より多かった場合、前記アルミナコーティング７にも導電性接着剤が付着する虞があるが、該アルミナコーティング７は絶縁材料であるので前記外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５とランド電極６ａ及び該ランド電極６ａと電気的に接続した書込み端子電極６との短絡を防止することが可能である。
【００２８】
図２は、本発明による水晶発振器のその他の構造を示す部分縦断面図である。
その他の本発明実施形態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器２０は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップ２３と、
下面に前記ＩＣチップ２３を収容するための凹陥部２４と上面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面２２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極２５と対向する一対の側端面、例えば長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の側面電極、即ち書込み端子電極２６とを備える略矩形状のセラミック配線板２２と、
前記書込み端子電極２６夫々の接続面２２ｄ側の溝周縁に形成され該書込み端子電極２６と導通するランド電極２６ａを被覆するように形成した絶縁体層、例えばアルミナコーティング２７と、を備え、
前記ＩＣチップ２３を前記凹陥部２４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極２５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部２４を覆い閉止する構造を有する。
外部入力端子電極２５、書込み端子電極２６及びランド電極２６ａはタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２９】
前記書込み端子電極２６は前記セラミック配線板２２を構成するセラミック絶縁層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わさて構成した溝状部分の内壁面に形成したものであって、セラミック絶縁層２２ｂ、２２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層２２ｃの上面、即ち接続面２２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているがセラミック絶縁層２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
これにより、外部のプリント配線基板（不図示）に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器２０をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極２６との短絡を防止することができる。
【００３０】
前記アルミナコーティング２７は、前述のアルミナコーティング７の形成方法、構成（形成位置、厚み等）、効果、代替例と同様であるのは云うまでもない。
【００３１】
このような構成にすることで、前記書き込み制御端子電極２６はセラミック配線板２２の最外周面及び下面（実装底面）及び上面（前記接続面２２ｄ）に露出することが無く、前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極２５とをはんだ接合する際にはんだが展開しても前記ランド電極２６ａに接触することがないので書込み端子電極２６と外部入力端子電極２５との短絡を防止することが可能である。
【００３２】
前記凹陥部４、２４夫々には前記ＩＣチップの他に該ＩＣチップに供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を収容しても構わない。
【００３３】
以上では水晶振動子を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶振動子のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を用いた振動デバイスに適用できることは云うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、コンタクトに十分な大きさを有する書込み端子電極を備えると共に小型化の要求に対応した表面実装型圧電発振器、特にワンチップＩＣタイプ水晶発振器が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態としての表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
（ａ）表面実装型水晶振動子を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】その他の本発明実施形態としての表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
【図３】従来の表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
（ａ）表面実装型水晶振動子を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図４】書込み端子電極の形成工程説明図。
【符号の説明】
２、２２、１０２…セラミック配線板
２ａ、２ｂ、２ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…セラミック絶縁層 ２ｄ、１０２ｄ…接続面
３、２３、１０３…ＩＣチップ ４、２４、１０４…凹陥部
５、２５、１０５…外部入力端子電極
６、２６、１０６…書込み端子電極
６ａ、２６ａ、１０６ａ…ランド電極
７、２７…アルミナコーティング ８…はんだ層
１０、２０、１００…ワンチップＩＣタイプ水晶発振器
１０１…表面実装型水晶振動子 １０１ａ…外部出力端子電極
１０８、１０９…間隙 １１１…金属ペースト
１１２ａ乃至１１２ｃ…グリーンシート １１３…貫通楕円穴
１１４…スクリーン印刷版 １１５…楕円穴 １１６…外部入力端子電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば移動体通信機器に用いられる表面実装型圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化および小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶振動子やワンチップＩＣタイプ水晶発振器等の水晶デバイスに対しても小型化、低価格化の要求が高まっている。
【０００３】
従来の表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器としては、例えば特開２０００−１５１２８３号公報で開示されたようなものがあり、図３（ａ）は表面実装型水晶振動子を省略した状態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器の上面図で、図３（ｂ）はその構造を示すＡ−Ａ縦断面図である。
同図に示すように従来のワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、発振回路および温度補償回路を構成するＩＣチップ１０３と、上面にＩＣチップ１０３を収容する凹陥部１０４と該凹陥部１０４の開口面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面１０２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極１０５と長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の書込み端子電極１０６とを備える略矩形状のセラミック配線板１０２と、を備え、前記ＩＣチップ１０３を前記凹陥部１０４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極１０５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部１０４を覆い閉止する構造を有する。
【０００４】
前記凹陥部に収容されたＩＣチップ１０３には前記書込み端子電極１０６を介して周波数温度特性を安定させるための温度補償データ等が外部装置（図示せず）より入力される。
【０００５】
前記書込み端子電極１０６は前記セラミック配線板１０２を構成するセラミック絶縁層１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わせて溝の内側に設けられたものであって、セラミック絶縁層１０２ｂ、１０２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層１０２ｃの上面、即ち接続面１０２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているが最下層であるセラミック絶縁層１０２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
【０００６】
このような構成にすることで、書き込み制御端子電極１０６はセラミック配線板１０２の最外周面および実装底面（セラミック絶縁層１０２ａの下面）に露出することが無く、外部のプリント配線基板に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極１０６との短絡を防止することができる。
【０００７】
【特許文献】特開２０００−１５１２８３号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１００の更なる小型化、即ち前記セラミック配線板１０２本体の小型化のみならず該セラミック配線板１０２が備える前記書込み端子電極１０６及び前記外部入力端子電極１０５も小型化されるだけでなく、前記接続面１０２ｄ側の切り欠き周縁に形成された書込み端子電極１０６のランド電極１０６ａと外部入力端子電極１０５との間隙１０８が狭窄してしまい、外部入力端子電極１０５と前記水晶振動子１０１の外部出力端子電極１０１ａとをはんだ固定する際に該はんだが展開して前記ランド電極１０６ａにまで達して前記書込み端子電極１０６と前記外部入力端子電極１０５とが短絡する虞がある。
【０００９】
以下、図３を斟酌して書込み端子電極１０６と外部入力端子電極１０５との短絡防止対策を説明する。
図４は書込み端子電極の形成工程を説明するための図で、そこで第１の短絡防止対策として、前記ランド電極１０６ａを形成しない、即ち前記接続面１０２ｄには前記外部入力端子電極１０５のみを備えるセラミック配線板を作製することが考えられるが該ランド電極１０６ａは製造上必然的に形成されてしまうものである。
前記書込み端子電極１０６の形成手順は、例えば特開２００２−０１６３５４号公報に開示された手法の応用により、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、前記セラミック絶縁層１０２ａ乃至１０２ｃとなるグリーンシート１１２ａ乃至１１２ｃ夫々、例えばグリーンシート１１２ｃに貫通楕円穴１１３（二等分割することで切り欠きとなる。）を形成し、グリーンシート１１２ｃ及び１１２ｂ（不図示）の貫通楕円穴１１３の内壁面にタングステン等の金属ペースト１１１を穴埋め印刷と余剰の金属ペーストの吸引とにより被着させる。この穴埋め印刷〜吸引工程の終了後に、導体パターン（外部入力端子電極１１６）印刷工程に移行する。図４（ｃ）に示すように、全ての印刷が完了したグリーンシート１１２ａ乃至１１２ｃを積層し焼成した後、金属ペーストの上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施す。
図４（ａ）に示すように、貫通楕円穴への金属ペーストの充填不良、即ち貫通楕円穴１１３の内壁面への金属ペースト１１１の被着不良を考慮して貫通楕円穴径１１３より若干大きい楕円穴１１５を備えるスクリーン印刷版１１４を用いることで貫通楕円穴１１３の上側（印刷面側）周縁にも金属ペースト１１１が印刷されてしまう。特にグリーンシート１１２ｃの印刷面、即ち前記接続面に相当する面には外部入力端子電極１１６が備わることから製造効率（穴埋め印刷〜吸引工程と導体パターン印刷工程との連続作業が可能となる。）を考慮して接続面側からの印刷が好適であり、結果として前記ランド電極が形成されてしまう。
【００１０】
第２の短絡防止対策として、前記セラミック配線板１０２の外部入力端子電極１０５を更に小型化、即ち間隙１０８を拡張することも考えられるが、前記外部出力端子電極１０１ａとの電極面積の格差により外部出力端子電極１０１ａのはんだ実装後の応力がはんだ接合部に不均等に配分されることで外部出力端子電極１０１ａとの接続信頼性の低下が懸念される。
【００１１】
第３の短絡防止対策として、前記セラミック配線板１０２の書込み端子電極１０６を更に小型化する、若しくは、同一端面に形成された書込み書込み端子電極１０６のいずれか一方を更に小型化することも考えられるが、前記セラミック配線板１０２の製造ばらつきを踏まえると、書込み端子電極１０６と温度補償データ等を入力する外部装置との位置合わせが極めて困難となり接触ミスによる調整不良など歩留りが悪化する虞がある。
【００１２】
第４の短絡防止対策として、前記書込み端子電極１０６の大きさを現状のままとし書込み端子電極１０６同志の間隙１０９を更なる狭小化することも考えられるが、前記セラミック配線板１０２の製造ばらつきから同一端面に配設された前記ランド電極１０６ａ同志が短絡する虞がある。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、コンタクトに十分な大きさを有する書込み端子電極を備えると共に小型化の要求に対応した表面実装型圧電発振器、特にワンチップＩＣタイプ水晶発振器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【００１５】
また請求項２記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする。
【００１６】
また請求項３記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする。
【００１７】
また請求項４記載の発明は、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、を備える表面実装型圧電発振器であって、前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は表面実装型水晶振動子を省略した状態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器の上面図、図１（ｂ）はその構造を示すＡ−Ａ断面図である。
同図から明らかなように本発明実施形態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器１０は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、
発振回路および温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップ３と、
上面にＩＣチップ３を収容するための凹陥部４と該凹陥部４の開口面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極５と対向する一対の側端面、例えば長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の側面電極、即ち書込み端子電極６とを備える略矩形状のプリント配線基板、例えばセラミック配線板２と、
前記書込み端子電極６夫々の接続面２ｄ側の溝周縁に形成され該書込み端子電極６と導通するランド電極６ａを被覆するように形成した絶縁体層、例えばアルミナコーティング７と、を備え、
前記ＩＣチップ３を前記凹陥部４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部４を覆い閉止する構造を有する。
外部入力端子電極５、書込み端子電極６及びランド電極６ａはタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２０】
前記凹陥部に収容されたＩＣチップ３には前記書込み端子電極６を介して周波数温度特性を安定させるための温度補償データ等が外部装置（不図示）より入力する。
【００２１】
前記書込み端子電極６は前記セラミック配線板２を構成するセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わせて構成した溝状部分の内壁面に形成したものであって、セラミック絶縁層２ｂ、２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層２ｃの上面、即ち接続面２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているがセラミック絶縁層２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
これにより、外部のプリント配線基板（不図示）に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器１０をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極６との短絡を防止することができる。
【００２２】
前記アルミナコーティング７は、前記セラミック配線板２を構成する材料である酸化アルミニウムを主成分とする材料にガラス粉末を添加しそれと溶剤を混合した絶縁体ペーストを前記セラミック配線板２の接続面２ｄ、即ち最上層を構成するセラミック絶縁層２ｃとなるグリーンシートの貫通楕円穴（二等分割することで前記切り欠きとなる。）周縁に被着した金属ペースト（前記ランド電極６ａ）上に印刷する。そして、絶縁体ペーストはセラミック絶縁層２ｃとその他のグリーンシートとを積層した上で各グリーンシート、前記外部入力端子電極５等の金属ペーストと共に同時焼成されることにより得られる。
【００２３】
前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とを導通固定するはんだ８の厚みが約５０マイクロメートル（μｍ）であることから、アルミナコーティング７の厚みをこれより薄くすることにより、例えば本実施形態では厚み約２０μｍとしたところ、これが障害となってはんだ接合部に過度のストレスが加わることがない。
なお、前記アルミナコーティング７の厚みは、前記はんだ８の厚みの製造バラツキを考慮すると３０マイクロメートル（μｍ）以下とすべきである。一方、絶縁性を確保する（前記絶縁体ペーストの下地を露出させない十分な印刷量）という観点からすると５μｍ以上とすべきであるから、５〜３０μｍの範囲で設定するのが望ましいと言えよう。
【００２４】
このような構成にすることで、前記書き込み端子電極６はセラミック配線板２の最外周面及び下面（実装底面）及び上面（前記接続面２ｄ）に露出することが無くなり、前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とをはんだ接合する際にはんだが展開しても前記ランド電極６ａに接触することがないので書込み端子電極６と外部入力端子電極５との短絡を防止することが可能である。
【００２５】
前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極５とを機械的及び電気的に接続するはんだ８が該外部出力端子電極１０１ａと該外部入力端子電極５とから流出しないように、該外部出力端子電極１０１ａの周縁近傍と該外部入力端子電極５の周縁近傍の少なくとも一方に前記アルミナコーティング７を形成しても前記書込み端子電極６、前記ランド電極６ａとの短絡を防止する効果は得られる。
または、はんだ８が外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５とから流出したとしても、前記ランド電極６ａに接触しないようにランド電極６ａを囲繞するように前記アルミナコーティング７を形成しても前記書込み端子電極６、前記ランド電極６ａとの短絡を防止する効果は得られる。
【００２６】
はんだ接合は溶融したはんだが金属表面に流れる、即ちぬれる事で接合部の表面とはんだとの界面で合金を形成し、その結果、良好な機械的及び電気的な接続が得られる、換言すれば、はんだがぬれない材料又は絶縁材料であれば前記絶縁体層はアルミナコーティング７以外でも構わない。
アルミナコーティング７の代替例として、第１に液体絶縁材料、例えば鉱物性油、合成油（アスカレル等）、シリコンオイル（液状の有機けい素化合物）を前記ランド電極６ａの表面に塗布する。
又は第２に固体絶縁材料、例えば雲母、石綿、ガラス（鉛ガラス、石英ガラス等）を前記ランド電極６ａの表面に配設する。
又は第３に有機物の固体絶縁材料、例えば絶縁紙、繊維性材料、天然樹脂（ロジン、セラック、琥珀等）、ゴム（天然ゴムやクロロプレインゴム、ブタジエンゴム、シリコンゴム等の合成ゴム）、合成樹脂（ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルホルマール等の熱可塑性樹脂及びフェノール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂）、ワニスを前記ランド電極６ａの表面に配設する。
【００２７】
前記表面実装型水晶振動子１０１の前記外部出力端子電極１０１ａとセラミック配線板２の前記外部入力端子電極５とを導通固定する手段として導電性接着剤による導通固定があるが、該導電性接着剤ははんだの付かないセラミック等の無機質材料にも接着する。外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５との接合に導電性接着剤を用い該導電性接着剤の塗布量が所望する塗布量より多かった場合、前記アルミナコーティング７にも導電性接着剤が付着する虞があるが、該アルミナコーティング７は絶縁材料であるので前記外部出力端子電極１０１ａと外部入力端子電極５とランド電極６ａ及び該ランド電極６ａと電気的に接続した書込み端子電極６との短絡を防止することが可能である。
【００２８】
図２は、本発明による水晶発振器のその他の構造を示す部分縦断面図である。
その他の本発明実施形態のワンチップＩＣタイプ水晶発振器２０は、下面の四隅に外部出力端子電極１０１ａを備える汎用の表面実装型水晶振動子１０１と、発振回路および温度補償回路を構成する回路素子、例えばＩＣチップ２３と、
下面に前記ＩＣチップ２３を収容するための凹陥部２４と上面、即ち表面実装型水晶振動子１０１との接続面２２ｄに前記外部出力端子電極１０１ａと対向配置した外部入力端子電極２５と対向する一対の側端面、例えば長辺側端面夫々に厚み方向に延びる溝状の側面電極、即ち書込み端子電極２６とを備える略矩形状のセラミック配線板２２と、
前記書込み端子電極２６夫々の接続面２２ｄ側の溝周縁に形成され該書込み端子電極２６と導通するランド電極２６ａを被覆するように形成した絶縁体層、例えばアルミナコーティング２７と、を備え、
前記ＩＣチップ２３を前記凹陥部２４に収容すると共に、前記外部出力端子電極１０１ａ夫々と前記外部入力端子電極２５夫々とをはんだ固定することにより前記水晶振動子１０１によって凹陥部２４を覆い閉止する構造を有する。
外部入力端子電極２５、書込み端子電極２６及びランド電極２６ａはタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２９】
前記書込み端子電極２６は前記セラミック配線板２２を構成するセラミック絶縁層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ夫々の長辺側端面の同位置に配設された切り欠きを組み合わさて構成した溝状部分の内壁面に形成したものであって、セラミック絶縁層２２ｂ、２２ｃ部分の切り欠きの内壁面からセラミック絶縁層２２ｃの上面、即ち接続面２２ｄ側の切り欠き周縁にかけて導体膜が被着されているがセラミック絶縁層２ａ部分の切り欠きには導体膜を被着していない。
これにより、外部のプリント配線基板（不図示）に前記ワンチップＩＣタイプ水晶発振器２０をはんだ実装した時における外部のプリント配線基板の配線パターンと書込み端子電極２６との短絡を防止することができる。
【００３０】
前記アルミナコーティング２７は、前述のアルミナコーティング７の形成方法、構成（形成位置、厚み等）、効果、代替例と同様であるのは云うまでもない。
【００３１】
このような構成にすることで、前記書き込み制御端子電極２６はセラミック配線板２２の最外周面及び下面（実装底面）及び上面（前記接続面２２ｄ）に露出することが無く、前記外部出力端子電極１０１ａと前記外部入力端子電極２５とをはんだ接合する際にはんだが展開しても前記ランド電極２６ａに接触することがないので書込み端子電極２６と外部入力端子電極２５との短絡を防止することが可能である。
【００３２】
前記凹陥部４、２４夫々には前記ＩＣチップの他に該ＩＣチップに供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を収容しても構わない。
【００３３】
以上では水晶振動子を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶振動子のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を用いた振動デバイスに適用できることは云うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、コンタクトに十分な大きさを有する書込み端子電極を備えると共に小型化の要求に対応した表面実装型圧電発振器、特にワンチップＩＣタイプ水晶発振器が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態としての表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
（ａ）表面実装型水晶振動子を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】その他の本発明実施形態としての表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
【図３】従来の表面実装型ワンチップＩＣタイプ水晶発振器の構成図。
（ａ）表面実装型水晶振動子を省略した状態の上面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図４】書込み端子電極の形成工程説明図。
【符号の説明】
２、２２、１０２…セラミック配線板
２ａ、２ｂ、２ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…セラミック絶縁層 ２ｄ、１０２ｄ…接続面
３、２３、１０３…ＩＣチップ ４、２４、１０４…凹陥部
５、２５、１０５…外部入力端子電極
６、２６、１０６…書込み端子電極
６ａ、２６ａ、１０６ａ…ランド電極
７、２７…アルミナコーティング ８…はんだ層
１０、２０、１００…ワンチップＩＣタイプ水晶発振器
１０１…表面実装型水晶振動子 １０１ａ…外部出力端子電極
１０８、１０９…間隙 １１１…金属ペースト
１１２ａ乃至１１２ｃ…グリーンシート １１３…貫通楕円穴
１１４…スクリーン印刷版 １１５…楕円穴 １１６…外部入力端子電極
Claims (4)
- 発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、
少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、
前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、
を備える表面実装型圧電発振器であって、
前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする表面実装型圧電発振器。 - 発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、
少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を上面に有するプリント配線基板と、
前記回路素子を収容した前記凹陥部の開口を覆うように前記プリント配線基板の上面に実装される圧電振動子と、
を備える表面実装型圧電発振器であって、
前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする表面実装型圧電発振器。 - 発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、
少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、
前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、
を備える表面実装型圧電発振器であって、
前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極とその近傍の前記プリント配線基板の上面とを絶縁体層にて覆ったことを特徴とする表面実装型圧電発振器。 - 発振回路および温度補償回路を構成する回路素子と、
少なくとも前記回路素子を収容するための凹陥部を下面に有するプリント配線基板と、
前記プリント配線基板の上面に実装する圧電振動子と、
を備える表面実装型圧電発振器であって、
前記プリント配線基板の側端面に前記回路素子と導通する側面電極を配設し前記プリント配線基板の上面に前記側面電極と導通するランド電極を形成し該ランド電極と前記プリント配線基板の上面に形成された前記圧電振動子実装用の電極との間に絶縁体層を配設したことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008078791A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 表面実装用の水晶発振器 |
| JP2011009696A (ja) * | 2009-05-27 | 2011-01-13 | Kyocera Corp | 多数個取り配線基板および配線基板 |
| JP2011166241A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 表面実装用とした恒温型の水晶発振器 |
-
2003
- 2003-04-04 JP JP2003101982A patent/JP2004312284A/ja active Pending
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