JP2010135874A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】シーム溶接時におけるクラックの発生を防止した表面実装発振器を提供する。
【解決手段】積層セラミックからなる底壁１ａと枠壁１ｂとを有する容器本体１の内底面に、水晶片２とＩＣチップ３と水平方向に並列に配置し、前記容器本体１の開口端面となる前記枠壁上面に設けられたシームリング１２に金属カバー４をシーム溶接によって接合してなる表面実装用の水晶発振器において、前記枠壁上面のシームリング１２は前記枠壁１ｂの内周及び外周のいずれからも離間し、前記枠壁１ｂの幅を大きくした構成とする。
【選択図】図１

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３図は一従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａｂ）は断面図、同図（ｃ）は金属カバー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。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に配設される。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、回路機能面の図示しない各ＩＣ端子が内底面の回路端子６に電気的に接続する。

ＩＣ端子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は母材をコバールとしてＮｉメッキし、容器本体１の開口端面に設けられたシームリング１２に例えばシーム溶接によって接合される。シームリング１２は金属厚膜１２ａあるいは金属薄板１２ｂからなり、容器本体１の開口端面となる枠壁上面に対して内周が一致し、クリアランスの点から外周が内側に離間する。

この場合、シームリングはいずれも印刷によるＷ（タングステン）やＭo（モリブテン）とした下地電極を枠壁上面の全面に形成し、その上にメッキによるＮi（ニッケル）及びＡu（金）を順次に積層する。なお、メッキによる膜厚（約5.5μｍ）は格段に小さく厚みは下地電極に依存する。そして、金属厚膜１２ａの場合は、下地電極を例えば多層塗りとして厚みを大きくする「第３図（ａ）」。また、金属薄板１２ｂの場合は、下地電極を一層塗りとしてメッキによるＮｉ及びＡu上に例えば銀ロウを用いて金属薄板（コバール）１２ｂを接合する「第３図（ｂ）」。

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１２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１２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１２（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 特開２００３−８６７２３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とを並列に配置して高さ寸法を小さくするものの、容器本体１の開口端面（枠壁上面）に金属カバー４をシーム溶接によって接合する際、容器本体１にクラック（亀裂や欠け）を生ずる問題があった。

すなわち、シーム溶接では、図示しない一対の電極ローラを金属カバー４の対向辺に当接して押圧しながら回転して電流を供給する。そして、金属カバー４のＮiメッキをジュール熱によって溶融して接合する。したがって、熱の発生に伴う、金属カバー４と容器本体１（セラミック）との膨張係数差に基づいて、容器本体１には応力を生ずる。

そして、容器本体１の枠壁１ｂの高さが大きいほど枠壁１ｂの撓みによって応力は吸収される。しかし、ここでは、水晶片２とＩＣチップ３とを並列配置として枠壁１ｂの高さを小さくすることから、第２図（外底面図）に示したように、底壁１ａの長さ方向を二分する中心線方向（直線Ａ）や、実装端子７を除く対角方向に横断する方向（直線ＢＣ）にクラックを生ずる問題があった。この場合、機械的強度を小さくして耐衝撃性を悪化させるとともに、例えば気密漏れを生じたときは表面実装発振器としての機能が損なわれる問題があった。

（発明の目的）
本発明はシーム溶接時におけるクラックの発生を防止した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容器本体の内底面に、水晶片とＩＣチップとを水平方向に並列に配置し、前記容器本体の開口端面となる前記枠壁上面に設けられたシームリングに金属カバーをシーム溶接によって接合してなる表面実装用の水晶発振器において、前記枠壁上面のシームリングは前記枠壁の内周及び外周のいずれからも離間し、前記枠壁の幅を大きくした構成とする。

このような構成であれば、枠壁上面のシームリングは枠壁の内周及び枠壁のいずれからも離間し、逆に言えば、枠壁の内周及び外周はシームリングよりも突出して形成され、枠壁の幅を大きく広げる。したがって、シーム溶接時の応力を分散して金属カバーとの膨張係数差による容器本体のクラックを防止できる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記枠壁上面のシームリングは金属厚膜からなる。これにより、シームリングを金属厚膜として金属薄板よりも厚みが小さいことから、超音波熱圧着時の押圧力が容器本体に直接に作用するので、枠壁の幅を大きくしたことによる請求項１での効果を顕著にする。

同請求項３では、請求項１において、前記枠壁上面のシームリングは金属膜上に接合した金属薄板からなる。これにより、シームリングとする金属薄板は金属膜厚よりも厚みが大きいので、押圧力や熱膨張係数差を吸収して容器本体の応力を緩和する。

第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａｂ）は断面図、同図（ｃ）は金属カバー４を除く平面図である。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底壁１ａと枠壁１ｂとからなる容器本体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する。水晶片２は両主面に励振電極８を有し、引出電極９の延出した一端部両側が導電性接着剤１０によって水晶保持端子５に固着される。ＩＣチップ３は回路機能面のＩＣ端子がバンプを用いた超音波熱圧着によって回路端子６に固着される。

そして、ここでは、容器本体１の枠壁１ｂは従来例に比較して幅を大きくし、開口端面となる枠壁上面のシームリング１２及び下地電極（Ｗ又はＭo）は、枠壁１ｂの内周及び外周から離間して形成される。ちなみに、従来例及び本実施形態でも容器本体１の外形は
3.2×2.5ｍｍとする。そして、枠壁１ｂの幅は従来例では0.35ｍｍとし、本実施形態では0.4ｍｍとする。

そして、シームリング１２は前述した下地電極を多層塗りとしてメッキによるＮi及びＡuを積層した金属厚膜１２ａ「第１図（ａ）」とする。あるいは、下地電極を単層塗りとしたメッキによるＮi及びＡu上に金属薄板１２ｂを図示しない銀ロウによって接合する「第１図（ｂ）」。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載するように、容器本体１の開口端面となる枠壁上面のシームリング１２は枠壁１ｂの内周及び外周のいずれからも離間して内側に形成される。逆に言えば、枠壁１ｂの内周及び外周は、従来例と基本的に同一幅としたシームリング１２よりも突出して形成され、従来例よりも枠壁１ｂの幅を大きく広げる。したがって、シーム溶接時の超音波熱圧着による熱膨張係数差に基づいた応力は枠壁１ｂによって吸収・分散し、容器本体１の底面を主としたクラックを防止できる。

特に、枠壁上面のシームリング１２は金属厚膜１２ａとして高さ寸法を小さくした場合は、金属厚膜１２ａの厚みが小さくなって容器本体１に直接的に応力を生じるので、枠壁１ｂ幅を大きくしたことによる効果は顕著になる。但し、金属薄板１２ｂとした場合でも、水晶片２とＩＣチップ３とを並列に配置して枠壁の高さが小さくなるので、前述した基本的な効果を奏する。

本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａｂ）は断面図、同図（ｃ）は金属カバー４を除く平面図である。 従来例の問題点を説明する表面実装発振器の外底面図である。 従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａｂ）は断面図、同図（ｃ）は金属カバー４を除く平面図である。

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 シームリング、１２ａ 金属厚膜、１２ｂ 金属薄板。

Claims (3)

1. 積層セラミックからなる底壁と枠壁とを有する容器本体の内底面に、水晶片とＩＣチップとを水平方向に並列に配置し、前記容器本体の開口端面となる前記枠壁上面に設けられたシームリングに金属カバーをシーム溶接によって接合してなる表面実装用の水晶発振器において、前記枠壁上面の金属体は前記枠壁の内周及び外周のいずれからも離間し、前記枠壁の幅を大きくし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、前記枠壁上面のシームリングは金属厚膜からなる表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記枠壁上面のシームリングは金属膜上に接合した金属薄板からなる表面実装用の水晶発振器。