JP5087323B2 - 表面実装用とした接合型の水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明はＩＣチップを収容した実装基板を水晶振動子の底面に接合して表面実装用とした接合型の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に水平方向での位置ずれを抑制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、例えば携帯電話で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、前述した接合型の表面実装発振器があり、通常では水晶振動子と実装基板とを半田によって接合する。

（従来技術の一例）
第３図は従来例を説明する図で、同図（ａ）は接合型とした表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶振動の底面図、同図（ｃ）は実装基板の上面図である。

表面実装発振器は同一の外形寸法とした水晶振動子１と実装基板２とを備える。水晶振動子１は凹状とした容器本体３に水晶片４を収容し、金属カバー５を被せて密閉封入する。容器本体３は積層セラミックからなり、内底面に図示しない水晶保持端子を、外底面の４角部に外部端子６を有する。但し、断面図では外部端子６を省略している。

水晶片４は両主面に図示しない励振電極を有し、一端部両側に引出電極を延出する。引出電極の延出した一端部両側は容器本体３の水晶保持端子に導電性接着剤１２によって固着される。水晶保持端子は例えば一組の対角部の外部端子６に積層面及び外側面を経て電気的に接続する。

この場合、４角部の外側面はスルーホールによる円弧状（但し、図では便宜的に直線状としてある）の切欠部７を有し、半田フィレットを形成する端面電極６ａを有する。金属カバー５はシーム溶接等によって接合し、他組の対角部の外部端子６にスルーホール等によって電気的に接続する。

実装基板２は凹状とした積層セラミックからなり、ＩＣチップ８を収容する。外底面（閉塞面側）の４角部には、携帯電話等のセット基板に対する実装端子９を有する。実装端子９は電源、出力及びアース端子等からなる。上面（開口面側）の４角部には、水晶振動子１の外部端子６に対応した接合端子１０有する。断面図では接合端子を省略してある。

ＩＣチップ８は少なくとも発振回路を集積化し、ＩＣ端子を有する回路機能面が実装基板２の内底面に超音波熱圧着等によって固着される（所謂フリップチップボンディング）。ＩＣ端子は積層面を経て実装用の外部端子に電気的に接続する。そして、実装基板２の上面の接合端子１０と水晶振動子１の底面の外部端子６とをクリーム半田１１を塗布しての高熱路を通した所謂半田リフローによって接合する。
特開２００１−７６４７号公報 特許第２９７４６２２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、例えばセット基板に対して同様の半田リフローによって搭載する際、水晶振動子１と実装基板２とを接合する半田１１が溶融し、特に水平方向での位置ずれを引き起こす問題があった。

（発明の目的）
本発明は水晶振動子と実装基板との位置ずれを抑制した接合型の表面実装発振器を提供することを目的とする。

本発明は、外底面の４角部に外部端子を有する容器本体内に水晶片を収容して密閉封入した水晶振動子と、前記外部端子に対応した上面の４角部に接合端子を有してＩＣチップを収容した実装基板とを備え、前記水晶振動子の前記外部端子と前記実装基板の前記接合端子とを半田によって接合してなる表面実装用とした接合型の水晶発振器において、前記水晶振動子の一組の対角部の前記外部端子の厚みを大きくして前記外部端子に凸部を形成し、前記実装基板の一組の対角部の前記接合端子が前記実装基板の前記上面の一組の対角部に設けられた溝部に設けられ、ここで、前記溝部が前記実装基板の４角部に外周が開放された切欠き部からなり、前記凸部を前記溝部に嵌合して前記外部端子と前記接合端子とを接合した構成とする。

このような構成であれば、表面実装発振器のセット基板に対する搭載時に半田が溶融しても、水晶振動子と実装基板との少なくとも一組の対角部に設けた電極厚みによる一方の凸部と他方の溝部との嵌装によって位置決めされ、水平方向での位置ずれを抑制できる。なお、一組の対角部のみならず、他組の対角部にも凸部及び溝部を設けてもよいことは勿論である。

本発明では、前記実装基板を水晶振動子よりも大きくして、前記溝部は外周が開放した平面視鉤状とする。これにより半田の這い上がりによるクリーム半田の溶融を確認できる。この場合、実装基板の面積を水晶振動子よりも大きくすれば、さらに確実にする。

本発明では、前記実装基板の上面は開口面側又は閉塞面側とする。

第１図は本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は接合型とした表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）実装基板の最上位層の平面図である。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、前述同様に、発振回路を集積化したＩＣチップ８を収容した実装基板２の開口面側となる上面を、実装基板２と同一寸法とした水晶振動子１の底面に接合してなる。ここでの水晶振動子１は、容器本体３の外底面における４角部の外部端子６の厚みを大きくして突出させる。これにより、外部端子６を凸部とする。

これらは例えば下地電極としてのタングステン（Ｗ）をセラミックシート上に印刷によって塗付する際、例えば多層塗りによってその厚みを大きくする。そして、セラミックシートとの一体的な焼成後にニッケル（Ｎi）及び金（Ａu）メッキを施す。これらにより、外部端子６の厚みは概ね30〜50μ程度の厚みとする。なお、通常では、概ね5μm程度の厚みとなる。

実装基板２は上面となる開口端面の４角部に溝部１３を有する。ここでは、積層セラミックの最上位層２ａの４角部に外周が開放された切欠部１３ａを設けて、積層することによって平面視鉤状の溝部１３を得る。この場合、溝部１３の底面及び内周側面に印刷等による図示しない接合端子を形成する。そして、溝部１３の深さはクリーム半田の厚みよりも大きくする。

そして、水晶振動子１の外部端子６による凸部を接合端子の形成された実装基板２の溝部１３に、クリーム半田を介在させて嵌装する。これらは、半田リフローによって外部端子６と接合端子とが接合される。そして、ユーザでは前述したように同様の半田リフローによってセット基板に表面実装発振器を搭載する。

このような構成であれば、水晶振動子１の凸部とした外部端コ６を実装基板２の溝部１３への嵌装によって両者は位置決めされる。したがって、セット基板への搭載時に半田１１が溶融しても、水平方向での位置ずれを抑制できる。

ここでは、溝部１３の接合端子は内周にも形成されるので接合面積も増えてその強度を高める。そして、溝部１３を平面視鉤状として外周を開放したので、例えばクリーム半田の這い上がりによる半田溶融を確認できる。

（他の事項）
上記実施形態では溝部１３は平面視鉤状としたが、第２図（ａ）に示したように、外周が閉塞された凹部として位置決めをさらに確実にすることもできる。また、水晶振動子１と実装基板２の外形は同一寸法としたが、例えば第２図（ｂ）に示したように、実装基板２の外形を水晶振動子１よりも大きくしてもよい。この場合、例えば特許文献２に示されるように半田の這い上がりによる半田フィレットを形成できる。

さらに、水晶振動子１の外部端子６を凸部として実装基板２は溝部１３としたが、水晶振動子１は溝部１３として実装基板２の接合端子を凸部１４としてもよい。また、これらは、水晶振動子１及び実装基板２の４角部としたが、少なくとも一組の対角部にあれば、水平方向での位置ずれを防止できる。

そして、実装基板２は４辺に枠壁を有する図としたが、例えば一辺の枠壁が開放していたとしても適用できる。また、実装基板２の開放面側を上面としたが、閉塞面側を上面として水晶振動子１の底面に接合した場合でも適用できる。

本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は接合型とした表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は実装基板の最上位層の平面図である。 本発明の第１実施形態の他の例を説明する図で、同図（ａｂ）ともに表面実装発振器の断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は接合型とした表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶振動子の底面図、同図（ｃ）は実装基板の上面図である。

符号の説明

１ 水晶振動子、２ 実装基板、３ 容器本体、４ 水晶片、５ 金属カバー、６ 外部端子、６ａ 端面電極、７ 切欠部、８ ＩＣチップ、９ 実装端子、１０ 接合端子、１１ 半田、１２ 導電性接着剤、１３ 溝部。

Claims (1)

1. 外底面の４角部に外部端子を有する容器本体内に水晶片を収容して密閉封入した水晶振動子と、前記外部端子に対応した上面の４角部に接合端子を有してＩＣチップを収容した実装基板とを備え、前記水晶振動子の前記外部端子と前記実装基板の前記接合端子とを半田によって接合してなる表面実装用とした接合型の水晶発振器において、
   前記水晶振動子の一組の対角部の前記外部端子の厚みを大きくして前記外部端子に凸部を形成し、前記実装基板の一組の対角部の前記接合端子が前記実装基板の前記上面の一組の対角部に設けられた溝部に設けられ、ここで、前記溝部が前記実装基板の４角部に外周が開放された切欠き部からなり、
   前記凸部を前記溝部に嵌合して前記外部端子と前記接合端子とを接合したことを特徴とする接合型の水晶発振器。