説明

水晶デバイス

【課題】 金属製の蓋によって封止された表面実装型水晶発振器を用いて、水晶発振器を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができる水晶デバイスを提供する。
【解決手段】 金属製の蓋で封止され、当該蓋とは反対側の面に電極が形成された表面実装型の水晶発振器3と、水晶発振器3の電極に接続する接続端子を備えた基板1と、中空の枠状に形成されて基板1の外周部に接着された枠部2とを備え、枠部2の基板1に接着された面とは反対側の面に外部に接続する外部端子22が形成され、水晶発振器3の電極が基板1の接続端子に接続するよう密着して搭載され、枠部2の内側の側面に外部端子22と基板1の接続端子とを接続するビアホールを備え、実装時には水晶発振器3が基板1と枠部2とで覆われて、金属カバーが無くても十分保護される水晶デバイスとしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面実装型の水晶発振器を備えた水晶デバイスに係り、特にコストを低減することができる水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
[先行技術の説明:図5]
従来のSMD(Surface Mount Device;表面実装型素子)タイプの水晶発振器を用いた水晶デバイスの構成について図5を用いて説明する。図5(a)は、従来の水晶デバイスの断面の模式説明図であり、(b)は上面の模式説明図である。
図5(a)(b)に示すように、従来の水晶デバイスは、例えば、7050タイプ(7.0mm×5.0mm)の水晶発振器であり、ガラエポ(ガラスエポキシ)基板4と、SMDタイプの水晶発振器(以下、SMD発振器)5と、金属カバー6を備えている。尚、図5(b)では、内部の構造をわかり易く示すために、金属カバー6の上面部が透明であるように記載している。
【0003】
SMD発振器5は、例えば2520タイプ(2.5mm×2.0mm)の水晶発振器であり、例えば、セラミック等から成るパッケージ51内に水晶片とICチップとを格納し、金属製の蓋52により封止した構成である。SMD発振器5の底面部には、外部と電気的に接続する外部端子が形成されている。
【0004】
ガラエポ基板4の一方の面(図5では上面)には、SMD発振器5と電気的に接続する電極及び配線が形成されており、SMD発振器5が所定の位置に搭載されて半田7によってガラエポ基板4の上面の電極に接続固定されている。
また、ガラエポ基板4の他方の面(図5では下面、底面)には、当該水晶デバイスを外部と電気的に接続する外部電極が設けられている。
【0005】
そして、ガラエポ基板4のSMD発振器5が搭載された面を覆うように、金属カバー6が設けられている。金属カバー6を設けることにより、SMD発振器5を保護し、破損を防ぐものである。
【0006】
[関連技術]
尚、水晶デバイスに関する技術としては、特開平10−276056号公報「表面実装水晶振動子およびその製造方法」(セイコーインスツルメンツ株式会社、特許文献1)、特開2004−007469号公報「制御端子付き電子部品とこの電子部品を利用した携帯電話装置」(セイコーエプソン株式会社、特許文献2)がある。
【0007】
特許文献1には、表面実装水晶振動子において、長手方向の一側面が開口し、短手方向の一側面に円筒形水晶振動子のリード端子を導出する開口部を有するケースの内部に、有機樹脂接着剤で円筒形水晶振動子を固定し、下向きに基板に搭載することが記載されている。
【0008】
特許文献2には、水晶発振器において、水晶発振器のパッケージの外側に形成された制御端子と、実装面に形成された実装端子と、実装端子に接続する検査用端子とを備え、制御端子と検査用端子とが同じ面を向いていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平10−276056号公報
【特許文献2】特開2004−007469号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、従来の水晶デバイスでは、金属製の蓋で封止されているSMD発振器を、更に金属カバーで覆う構成であるため、コストが高くなってしまうという問題点があった。
【0011】
尚、特許文献1及び2には、ガラエポ等で形成された容器を備え、表面実装型の水晶発振器を、金属製の蓋とは反対の面が容器の凹部内部の底面に接着されて搭載され、容器の凹部の開口部と同じ側に設けられた電極により外部と接続する水晶デバイスは記載されていない。
【0012】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、表面実装型の水晶発振器を用い、コストを低減することができる水晶デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水晶片が金属製の蓋によって封止され、金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、基板の外周に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、表面実装型水晶発振器が、枠部の中空部分に格納されて、接続電極と基板の接続端子とが接続されていることを特徴としている。
【0014】
また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、枠部の内側の側面に外部端子と接続端子とを電気的に接続するビアホールが形成されていることを特徴としている。
【0015】
また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、外部端子が、枠部の四隅に形成されていることを特徴としている。
【0016】
また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、表面実装型水晶発振器の接続電極が、金属製の蓋とは反対側の面の四隅に形成され、基板の接続端子が、接続電極に各々対応して接続する4つの接続端子であり、ビアホールに形成された電極によって、各接続端子と各外部端子とがそれぞれ接続されることを特徴としている。
【0017】
また、本発明は、上記水晶デバイスにおいて、基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、水晶片が金属製の蓋によって封止され、金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、基板の外周に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、表面実装型水晶発振器が、枠部の中空部分に格納されて、接続電極と基板の接続端子とが接続されている水晶デバイスとしているので、表面実装型水晶発振器の周囲を高さの高い枠部で取り囲むことによって、表面実装型水晶発振器が基板から突出しない構成として、金属カバーを設けなくても破損しにくくし、更に、実装時には、表面実装型水晶発振器を基板と枠部とによって完全に覆って十分に保護することができ、金属カバーを不要とし、コストを低減することができる効果がある。
【0019】
また、本発明によれば、外部端子が、枠部の四隅に形成されている上記水晶デバイスとしているので、電極を引き出し易い効果がある。
【0020】
また、本発明によれば、基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されている上記水晶デバイスとしているので、金属カバーを設けなくても製品の識別を容易にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成を示す斜視図である。
【図2】本水晶デバイスの断面を示す模式説明図である。
【図3】本水晶デバイスのガラエポ基板1の金属パターンを示す説明図である。
【図4】本水晶デバイスの容器部20の金属パターンを示す説明図である。
【図5】(a)は、従来の水晶デバイスの断面の模式説明図であり、(b)は上面の模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスは、金属製の蓋で封止され、当該蓋とは反対側の面に電極が形成された表面実装型の水晶発振器と、水晶発振器の電極に接続する端子を備えた基板と、中空の枠状に形成されて基板の外周部に接着された枠部とを備え、枠部の基板に接着された面とは反対側の面に外部に接続する外部電極が形成され、水晶発振器の電極が基板の端子に接続するよう密着して搭載された構成であり、水晶発振器が周囲を枠部で囲まれ、基板から突出しないため、金属カバーが無くても破損しにくく、更に、枠部の外部端子が実装基板に密着して接続されて実装されることにより、実装時には基板と枠部とによって水晶発振器を完全に覆って保護することができ、水晶発振器を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができるものである。
【0023】
[実施の形態に係る水晶デバイスの構成:図1]
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成について図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る水晶デバイスの構成を示す斜視図である。
本発明の実施の形態に係る水晶デバイス(本水晶デバイス)は、例えば2520タイプのSMD発振器を用いた7050タイプの水晶発振器であり、図1に示すように、主として、ガラエポ基板1と、枠部2と、SMD発振器3とを備えている。
SMD発振器3は、請求項に記載した表面実装型水晶発振器に相当する。
【0024】
SMD発振器3は、従来のSMD発振器5と同様のものであり、セラミック等から成るパッケージ31内に水晶片とICチップとが格納されて、金属製の蓋32により封止された構成である。SMD発振器3のパッケージの底面部には、外部と接続する電極(接続電極)が形成されている。
【0025】
そして、本水晶デバイスは、ガラエポ基板1上に、ガラエポ基板1の外周に沿って枠部2が設けられ、枠部2とガラエポ基板1の上面によって凹部空間が形成されている。そして、当該凹部空間に、SMD発振器3が搭載された構成である。
ここで、SMD発振器3は、金属製の蓋32が凹部の開口部と同じ側となるよう、金属製の蓋32とは反対側の面(底面)がガラエポ基板1の一方の面(図1では上面)に接着されている。
【0026】
ガラエポ基板は、7050サイズの基板であり、本水晶デバイスの特徴として、一方の面(図1では上面)にSMD発振器3の底面の接続電極と接続するための電極及び金属配線が形成されている。また、ガラエポ基板1の他方の面(図1では下面)には電極は形成されていない。
【0027】
枠部2は、ガラエポ又はセラミックにより形成され、外周部の形状がガラエポ基板1の形状とほぼ一致する中空の枠状として形成されている。枠部2は、金属が形成されていない領域では、絶縁性接着剤によりガラエポ基板1に接着されている。ガラエポ基板1と枠部2とが接着されて、容器部20を構成している。
【0028】
そして、本水晶デバイスの特徴として、枠部2のガラエポ基板1に接着された面とは反対側の面(図1では上面)の四隅に、外部と電気的に接続する4つの外部端子22が形成されている。
また、枠部2の内側の側面の角部には、各外部端子22と接続するビアホール21が形成され、外部端子22とガラエポ基板1の一方の面に形成された金属配線及び電極とを接続している。ビアホールの内側には金属電極が形成されている。図1の例では、ビアホールの金属電極は、凹部内部に露出している。
【0029】
そして、本水晶デバイスでは、SMD発振器3は、ガラエポ基板1の一方の面に形成された電極に半田によって接着されており、枠部2のビアホール21と、外部端子22とを介して外部と電気的に接続される。
枠部2の高さは、SMD発振器3の高さ(厚み)より高く形成されており、SMD発振器3がガラエポ基板1上に突出しないようにしている。
【0030】
そして、本水晶デバイスは、実装時には、図1を裏返しにした状態で、外部端子22が下向きになるようにして実装基板上に搭載され、半田等により接続されるものである。
そのため、本水晶デバイスにおける枠部2の幅は、端子22が十分形成可能で、実装基板上に安定して固定可能であり、更にSMD発振器3を収納可能な凹部空間を確保することができる幅に形成されるものである。
また、枠部2の高さがSMD3の高さより高いため、凹部空間はSMD発振器3を収納可能な高さを備えている。
【0031】
[本水晶デバイスの断面の形状:図2]
次に、本水晶デバイスの断面の形状について図2を用いて説明する。図2は、本水晶デバイスの断面を示す模式説明図である。
図2では、図1を裏返しにした状態の断面の形状を示しており、実装時の向きとなっている。
図2に示すように、本水晶デバイスは、ガラエポ基板1の下側(図1の上側に相当)に枠部2が形成され、枠部2のガラエポ基板1に接着された面の反対側の面(図1の上面に相当)に外部端子22が形成されている。つまり、枠部2には、実装時に実装基板と接する面に外部端子22が形成されているものである。
【0032】
そして、ガラエポ基板1と枠部2とで形成される凹部に、SMD発振器3が金属製の蓋32が凹部の開口部側になるよう格納され、半田7によって凹部内部のガラエポ基板1に接着されている。
【0033】
これにより、本水晶デバイスでは、SMD発振器3が枠部2によって囲まれて、基板から突出しない構成とすることができ、金属カバー6等で全体を覆わなくてもSMD発振器3を保護することができるものである。
更に、基板等に実装した場合には、実装基板と本水晶デバイスのガラエポ基板1及び枠部2によって、SMD発振器3が完全に覆われて十分保護できるため、金属カバー6は不要となり、コストを低減できるものである。
【0034】
また、実装時には、ガラエポ基板1の、SMD発振器3が搭載されていない面(他方の面)が上になるため、この面にレーザマーキング等により製品番号等の製品に関する情報を印字することが可能である。
尚、本水晶デバイスでは、実装時にバキューム吸着によってデバイスを移動させる際に、SMD発振器3に比べて大きいガラエポ基板1を吸着することになり、吸着位置の精度への要求が緩和されるという利点もある。
【0035】
次に、本水晶デバイスのガラエポ基板1及び枠部2に形成される金属パターンについて、製造方法を交えながら説明する。
[ガラエポ基板1の金属パターン:図3]
本水晶デバイスのガラエポ基板1の金属パターンについて図3を用いて説明する。図3は、本水晶デバイスのガラエポ基板1の金属パターンを示す説明図である。
図3に示すように、本水晶デバイスのガラエポ基板1には、SMD発振器3が搭載される面に、SMD発振器3の接続電極と接続する端子11と、ビアホールに接続するビアホール端子13と、端子11とビアホール端子13とをそれぞれ接続する金属配線12とが形成されている。尚、端子11は、請求項における接続端子11に相当する。
【0036】
端子11は、SMD発振器3の搭載位置に合わせて、SMD発振器3の底面(金属製の蓋32とは反対側の面)に形成された接続電極と接続可能な位置に設けられ、ビアホール端子13は、枠部2のビアホール22と接続可能な位置に形成されている。
本水晶デバイスの製造時には、まず、ガラエポ基板1に図3に示す金属パターンを形成しておく。
【0037】
次に、枠部2を形成する。ガラエポから成る素材を枠部2の形状に加工し、金属を成膜後、所定の形状にパターニングして金属パターンが形成された枠部2を形成する。
そして、ガラエポ基板1の金属パターンが形成された面に、金属パターンが形成された枠部2を搭載し、ガラエポ基板1と枠部2とを接着して、容器部20が形成される。ガラエポ基板1と枠部2とは、金属電極が設けられていない部分では絶縁性接着剤で接着されている。
【0038】
[容器部20の金属パターン:図4]
容器部20の金属パターンについて図4を用いて説明する。図4は、容器部20の金属パターンを示す説明図である。
図4に示すように、容器部20では、枠部2によって囲まれた部分が凹部となる。容器部20の凹部開口部と同じ面の四隅、つまり枠部2の四隅には外部端子22が形成され、枠部2の内壁の角部には外部端子22とガラエポ基板1の電極とを接続するビアホール21が形成されている。
【0039】
また、枠部2のガラエポ基板1と接着される面には、ビアホール21とガラエポ基板1のビアホール端子13との接続を確実にする端子が形成されている。
そして、ガラエポ基板1のビアホール端子13と枠部2のビアホール21に接続する端子とが半田又は導電性接着剤で接続されることにより、外部端子22とガラエポ基板1の端子11とが電気的に接続される。
【0040】
そして、金属パターンが形成された容器部20の凹部に、SMD発振器3を金属製の蓋32が凹部の開口部側となるように格納し、金属製の蓋32とは反対側の面に形成された電極とガラエポ基板1の端子11とを半田によって接続する。SMD発振器3が搭載される位置を破線で示している。
このようにして本水晶デバイスが形成されるものである。
【0041】
そして、本水晶デバイスを実装する際には、枠部2の外部端子22が実装基板の端子と接続するように、図2に示した向きに搭載して半田によって接着固定する。
尚、容器部20は、ガラエポ基板1と枠部2とを一体に形成し、その後金属電極を形成してもよい。
【0042】
[実施の形態の効果]
本発明の実施の形態に係る水晶デバイスによれば、金属製の蓋32で封止されたSMD発振器3と、ガラエポ基板1と、SMD発振器3の高さより高い中空の枠状で、ガラエポ基板1の一方の面に接着された枠部2とを備え、ガラエポ基板1の一方の面には、SMD発振器3の電極に接続する端子11と金属配線12及びビアホール端子13が形成され、枠部2の、ガラエポ基板1に接着された面とは反対側の面の四隅には外部端子22が形成され、内側面の角部には外部端子22とガラエポ基板1のビアホール電極13とを接続するビアホール21が形成され、SMD発振器3が、ガラエポ基板1と枠部2によって形成される凹部に、金属製の蓋32が当該凹部の開口部と同じ方向に向くよう格納され、SMD発振器3の電極とガラエポ基板1の端子11とが半田によって接続されたものであり、枠部2によってSMD発振器3の周囲を覆い、SMD発振器3がガラエポ基板1上に突出するのを防いで破損しにくくし、更に、実装基板に搭載される際には、ガラエポ基板1と枠部2とによってSMD発振器3を完全に覆って保護することができ、SMD発振器3を覆う金属カバーを不要とし、コストを低減することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明は、表面実装型水晶発振器を用い、コストを低減することができる水晶デバイスに適している。
【符号の説明】
【0044】
1,4...ガラエポ基板、 2...枠部、 3,5...SMD発振器、 6...金属カバー、 7...半田、 11...端子(接続端子)、 12...金属配線、 13...ビアホール端子、 20...容器部、 21...ビアホール、 22...外部端子、 31,51...パッケージ、 32,52...金属製の蓋

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水晶片が金属製の蓋によって封止され、前記金属製の蓋とは反対側の面に外部と電気的に接続する接続電極を備えた表面実装型水晶発振器を有する水晶デバイスであって、
前記表面実装型水晶発振器の接続電極に接続される接続端子が形成された基板と、
高さが表面実装型水晶発振器の高さより高い中空の枠状に形成され、前記基板の外周に接着された枠部とを備え、
前記枠部の前記基板に接着されている面とは反対側の面に外部端子が形成され、
前記表面実装型水晶発振器が、前記枠部の中空部分に格納されて、前記接続電極と前記基板の接続端子とが接続されていることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項2】
枠部の内側の側面に外部端子と接続端子とを電気的に接続するビアホールが形成されていることを特徴とする請求項1記載の水晶デバイス。
【請求項3】
外部端子が、枠部の四隅に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の水晶デバイス。
【請求項4】
表面実装型水晶発振器の接続電極が、金属製の蓋とは反対側の面の四隅に形成され、
基板の接続端子が、前記接続電極に各々対応して接続する4つの接続端子であり、
ビアホールに形成された電極によって、前記各接続端子と前記各外部端子とがそれぞれ接続されることを特徴とする請求項3記載の水晶デバイス。
【請求項5】
基板において、表面実装型水晶発振器が搭載されている面とは反対側の面に、製品に関する情報が印字されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の水晶デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−89994(P2013−89994A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−225725(P2011−225725)
【出願日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】