JP2007082113A

JP2007082113A - 無線モジュール素子及びその実装方法

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Publication number: JP2007082113A
Application number: JP2005270545A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Mizusawa; 周一水沢
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】低背化を促進して、生産性を高められる無線モジュール素子及びその実装方法を提供する。
【解決手段】一主面上の中央寄りに水晶接続ＩＣ端子を有し、前記一主面の外周に少なくとも電源、アース及び出力端子を含む外部接続ＩＣ端子を有し、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップと、前記ＩＣチップよりも外形の小さく、外底面に設けられた外部水晶端子が前記水晶接続ＩＣ端子に接続された表面実装振動子とから無線モジュール素子が構成される。また、前記ＩＣチップの一主面を溝を有する回路基板に対面させ、前記表面実装振動子を前記溝内に埋設し、前記外部接続ＩＣ端子を前記回路基板の回路端子に接続した無線モジュール素子の実装方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は無線モジュール素子例えば表面実装型の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）及びその実装方法を技術分野とし、特に生産性を高めて低背化を促進する無線モジュール素子及び実装方法に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型軽量であることから、特に携帯型を主とした各種の電子機器に周波数や時間の基準源として内臓される。近年では、無線モジュール化が進み、例えば回路基板に対する低背化が求められている。このようなものの一つに、ＩＣチップと水晶片とを一体的にして密閉封入したものがある。また、ＩＣチップには発振回路以外の送受信部やデジタル制御回路を集積化して多機能化する傾向にある。

（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

水晶発振器は表面実装容器（容器本体）１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、金属カバー４を被せてなる。表面実装容器１は凹状とした積層セラミックからなり、内壁に段部を有する。段部にはＩＣチップ２の外部接続ＩＣ端子２ａと接続する各電極パッド５を有する。各電極パッド５からは積層面及び側面を経て外底面に外部端子６として接続する。

ＩＣチップ２は一主面側を回路機能面とし、他主面を表面実装容器１の底面に固着してなる。そして、一主面の外周よりも中央寄りに水晶接続ＩＣ端子２ｂを、外周にそれ以外の前述の外部接続ＩＣ端子２ａを有する。外部接続ＩＣ端子２ａは少なくとも電源、アース及び出力端子を含んでなる。そして、段部の各電極パッド５に金線１５によるワイヤーボンディングによって電気的に接続する。

水晶片３は両主面に励振電極７（ａｂ）を有し、一端部両側に引出電極８（ａｂ）を延出してなる。そして、引出電極８（ａｂ）の延出した一端部両側を例えばバンプ９を用いた超音波熱圧着によってＩＣチップ２の水晶接続ＩＣ端子２ｂに接続してなる。金属カバー４は表面実装容器１の開口端面に設けられた図示しない金属リングにシーム溶接される。

なお、金属カバー４（金属リング）は内壁に設けた電極貫通孔等を経て表面実装容器１の外底面のアース端子と電気的に接続する。このようなものでは、図示しない回路基板の回路端子に水晶発振器の外部端子６をリフローによって接続し、回路基板上にいわゆる表面実装する。
特許第３６３４６７６号公報特開平１１−１４５７２８号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶発振器では、ＩＣチップ２と水晶片３とを一体的にして高さ寸法を小さくするものの、回路基板上に表面実装するので、金属カバー４を含めた表面実装容器１の高さ分が回路基板上から突出する。したがって、表面実装容器１の高さ以下の低背化を困難にする問題があった。

また、例えばＩＣチップ２と水晶片３を一体化して密閉封入後、水晶振動子単体での測定後に例えばクリスタルインピーダンス等の振動特性に異常が生じた場合には、高価なＩＣまでを廃棄することになる。この場合、特に、ＩＣチップ２を多機能化した場合は、その費用も高いことから損害が大きくなる。さらには、既存の表面実装振動子は適用できず、これとは別個に新たな表面実装容器１を製作する必要があるので、部品の共通化を阻んで生産性を悪化させる問題があった。

（発明の目的）
本発明は低背化を促進して、生産性を高められる無線モジュール素子及びその実装方法を提供するにある。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一主面上の中央寄りに水晶接続ＩＣ端子を有し、前記一主面の外周に少なくとも電源、アース及び出力端子を含む外部接続ＩＣ端子を有し、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップと、前記ＩＣチップよりも外形が小さく、外底面に設けられた外部水晶端子が前記水晶接続ＩＣ端子に接続された表面実装振動子とから無線モジュール素子が構成される。

また、請求項３では、請求項１の前記ＩＣチップの一主面を溝を有する回路基板に対面させ、前記表面実装振動子を前記溝内に埋設し、前記外部接続ＩＣ端子を前記回路基板の回路端子に接続した無線モジュール素子の実装方法とする。

請求項１の無線モジュール素子であれば、既存の表面実装振動子を適用できるので、部品の共通化を計ることができる。そして、表面実装振動子は独立しているので、振動特性に異常があった場合にはこれのみを廃棄すればよく、高価なＩＣチップを無駄にすることがない。特に、ＩＣチップを多機能化した場合は効果が大きい。そして、このような構成であれば、請求項３で示す実装方法を可能にする。

請求項３の実装方法であれば、表面実装振動子を回路基板の溝内に埋設するので、回路基板上からはＩＣチップの高さのみが突出する。したがって、回路基板に対する低背化を達成できる。

第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は無線モジュール素子の断面図、同図（ｂ）は表面実装振動子の底面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。

ここでの無線モジュール素子はＩＣチップ２と表面実装振動子１０とからなる。ＩＣチップ２は少なくとも発振回路を含み、例えば図示しない送受信部やデジタル制御回路を集積化して多機能化とする。この場合、ＩＣチップの平面外形は発振回路のみを集積化した場合よりも、平面外形は格段に大きくなる。

そして、ＩＣチップ２の回路機能面である一主面の中央よりには、表面実装振動子１０と電気的に接続する一対の水晶接続ＩＣ端子２ｂ及びアース接続ＩＣ端子２ｃを有する。また、一主面の外周には、これ以外の例えば電源やアース及び各回路からの出力等の外部接続ＩＣ端子２ａを有する。

表面実装振動子１０は例えば既存品からなり、積層セラミックからなる凹状とした表面実装容器１等に水晶片３を収容して金属カバー４を被せてなる。表面実装容器１の外底面には水晶片３と電気的に接続した外部端子６としての一対の水晶端子６ａを一組の対角部に、金属カバー４と電気的に接続したアース端子６ｂを他組の対角部に有する。表面実装振動子の平面外形は、ＩＣチップ２を多機能化とするので、これよりも小さくなる。

そして、表面実装振動子の外底面をＩＣチップ２の一主面に対面し、バンプ９を用いた超音波熱圧着によって、ＩＣチップ２の水晶接続ＩＣ端子２ｂに水晶端子６ａを接続する。また、アース接続ＩＣ端子２ｃにアース端子６ｂを接続する。ちなみに、この例では、水晶振動子の平面外形は2.5×2.0ｍｍ、ＩＣチップ２は5.0×5.0ｍｍとする。なお、図中の符号１１は水晶片３を固着する導電性接着剤である。

このようなものでは、第２図に示したように、無線モジュール素子が実装される回路基板（セット基板、モジュール基板）１２には溝１３が設けられ、溝の外周となる表面に回路端子１４を有する。但し、溝１３は貫通していてもよい。そして、無線モジュール素子の表面実装振動子１０を溝１３内に埋設し、バンプ９を用いた超音波熱圧着によって、ＩＣチップ２の外部接続ＩＣ端子２ａを回路端子１４に接続する。そして、例えばＩＣチップ２上から図示しない保護樹脂を塗布する。

このような無線モジュール素子であれば、既存の表面実装振動子１０に多機能化したＩＣチップ２を固着するので、表面実装振動子１０を共通部品とし適用できる。したがって、新たな表面実装容器１の製作を不要にする。したがって、表面実装振動子１０は独立しているので、振動特性に異常があった場合にはこれのみを廃棄すればよく、多機能化とするＩＣチップ２を無駄にすることがない。

そして、ここでは、回路基板１２に設けた溝１３内に表面実装振動子１０を埋設してＩＣチップ２の外周を回路基板１２の表面上に固着する実装方法とする。したがって、回路基板１２からはＩＣチップ２の高さのみが突出するので、回路基板１２に対する低背化を達成できる。

（他の事項）
上記実施形態では発振回路以外の送受信部やデジタル制御回路を集積化して多機能化したＩＣチップ２を用いたが、例えば温度補償回路を含む発振回路系のＩＣチップ２を用いた水晶発振器であっても、ＩＣチップ２が表面実装振動子よりも大きければ本発明の無線モジュール素子として適用できることは勿論である。

また、例えば第３図に示したように、回路基板の溝底面にＩＣチップ２の他主面を固着してＩＣチップ２の外周の外部接続ＩＣ端子２ａと回路端子とを例えば金線１５を用いたワイヤーボンディングによって接続してもよい。この場合でも、上記実施形態と同様の効果を奏するものである。

本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は無線モジュール素子の断面図、同図（ｂ）は表面実装振動子の底面図である。本発明の一実施形態を説明する無線モジュール素子の一部装着断面図である。本発明の他の適用例を示す無線モジュール素子の一部装着断面図である。従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１表面実装容器、２ＩＣチップ、２ａ外部接続ＩＣ端子、２ｂ水晶接続ＩＣ端子、２ｃアース接続ＩＣ端子、３水晶片、４金属カバー、５電極パッド、６外部端子、６ａ水晶端子、６ｂアース端子、７励振電極、８引出電極、９バンプ、１０表面実装振動子、１１導電性接着剤、１２回路基板、１３溝、１４回路端子、１５金線。

Claims

一主面上の中央寄りに水晶接続ＩＣ端子を有し、前記一主面の外周に少なくとも電源、アース及び出力端子を含む外部接続ＩＣ端子を有し、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップと、前記ＩＣチップよりも外形の小さく、外底面に設けられた外部水晶端子が前記水晶接続ＩＣ端子に接続された表面実装振動子とからなる無線モジュール素子。
請求項１において、前記外部水晶端子と前記水晶接続ＩＣ端子とはバンプを用いた超音波熱圧着によって接続した無線モジュール素子。
請求項１の前記ＩＣチップの一主面を溝を有する回路基板に対面させ、前記表面実装振動子を前記溝内に埋設し、前記外部接続ＩＣ端子を前記回路基板の回路端子に接続したことを特徴とする無線モジュール素子の実装方法。
請求項３において、前記外部接続ＩＣ端子と前記回路端子とはバンプを用いた超音波熱圧着によって接続した無線モジュール素子の実装方法。