表面実装用の水晶デバイス
【目的】熱膨張係数差による半田の破損や剥離を防止した高信頼性の水晶デバイスを提供する。
【構成】少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出した構成とする。
【構成】少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出した構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特にこれらが搭載されるセット基板との熱膨張係数差による半田の破損や剥離を防止した水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
水晶デバイスは水晶振動子や発振器及びフィルタ等の周波数制御素子として広く知られ、通信機器を含む各種の電子機器に内蔵される。近年では、表面実装用の水晶デバイスが普及し、抵抗やコンデンサ等の他の電子部品とともに高熱路を搬送されて半田によってセット基板に搭載される（所謂リフロー）。
【０００３】
(従来技術の一例)
第５図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶デバイス例えば水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は同底面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。水晶振動子は凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、金属カバー３を被せて密閉封入する。容器本体１は積層セラミックからなり、スルーホールによる側面電極を経て裏面の４角部に表面実装用とする実装端子４を有する。
【０００４】
水晶片２は両主面に励振電極５（ａｂ）を有し、一端部両側に引出電極６（ａｂ）を延出する。そして、引出電極６（ａｂ）の延出した水晶片２の一端部両側を容器本体１の内底面に設けた図示しない水晶端子に導電性接着剤７によって固着する。一対の水晶端子は例えば一組の対角部の実装端子４（ａｂ）に接続する。金属カバー３は容器本体１の枠上面に設けられた金属厚膜を含む金属リング８にシーム溶接やビーム溶接によって接合される。そして、金属リング８は図示しない電極貫通孔（スルーホール）によって、アース用の実装端子４（ｃｄ）に接続する。
【０００５】
このようなものでは、図示しない抵抗やコンデンサ等の他の電子部品ととともに、クリーム半田の塗布されたセット基板９に載置される。そして、セット基板９は高熱路内を搬送されてクリーム半田１０が溶融し、各電子部品とともにセット基板の図示しない回路端子上に固着して搭載される。これらの場合、第６図（ａ）に示したようにクリーム半田１０は側面電極に這い上がり、所謂半田フィレットを形成する。半田フィレットはクリーム半田１０の溶融を確認し、接続強度を高める。
【特許文献１】特開２００３−１０１３４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶振動子では、水晶振動子（容器本体１）、セット基板９及び半田１０間の熱膨張係数差によって、特に第６図（ｂ）に示したように水平方向の亀裂（破損）Ｐが半田の中間域に生じて、時には剥離する問題があった。これらは、温度差の激しい環境下で使用される例えば車載用の水晶振動子で特に問題を生ずる。ちなみに、容器本体１（セラミック）の膨張係数は5.5×10−６、セット基板９（ガラスエポキシ材）は14×10−６、半田１０は35×10−６であり、半田１０の熱膨張係数が最も大きい。
【０００７】
要するに、両端側で固着された半田１０の熱膨張係数による伸縮が、容器本体１とセット基板９との熱膨張係数による伸縮よりも大きい。そして、４箇所の各半田９は容器本体１とセット基板９に対してそれぞれ面的に接合する。この場合、容器本体１はセラミックであることから脆性材で柔軟性に欠け、半田１０の固着面（両主面）も柔軟性が損なわれる。そして、容器本体１のそれぞれ対向する両端側の半田１０の接合強度は半田自身の強度よりも大きい。
【０００８】
このため、熱膨張係数差によって各両端側の半田１０に発生する応力は、各半田１０の柔軟性を有する中間領域に集中する。そして、中間領域の半田自身の柔軟性（変形）で応力を吸収できず、半田自身の強度以上の応力によって中間領域の内側から外側に向かって亀裂Ｐを生ずる。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、熱膨張係数差による半田の破損や剥離を防止した高信頼性の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】
【００１０】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記水晶片と高周波的に接続して前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出した構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成であれば、積層セラミックとした容器本体の底面電極にはリード端子の一端側が点的に接続するのみで、セット基板への固着時にはリード端子に半田が固着して、容器本体１の底面には半田は塗布されない。そして、リード端子は金属であることから容器本体のセラミックよりも一般に柔軟性を有する。したがって、熱膨張係数差によって半田に応力が生ずると、半田及びリード端子の柔軟性によって、応力を吸収する。これにより、半田に亀裂が生ずることや剥離を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【００１３】
水晶振動子は前述したように積層セラミックとした凹状の容器本体１内に水晶片２を収容し、金属カバー３を被せて密閉封入する。ここでの容器本体１は、外底面の４角部に底面電極１１（ａｂｃｄ）を有する。底面電極１１（ａｂ）は前述した水晶端子に接続し、１１（ｃｄ）は金属リング８に接続する。
【００１４】
底面電極１１（ａｂｃｄ）には、金属からなるリード端子１２の一端側が局所的に固着する。金属はここでは例えばＡuメッキとしたＣuとし、図示しない例えばＡｇによるロウ付けや、底面電極１１（ａｂｃｄ）のＡu膜を厚くしたスポット溶接によって、いずれであれ一端側が局所的に固着する。リード端子１２の他端側は容器本体１の側面に折曲される。
【００１５】
このような構成であれば、水晶振動子をセット基板９に載置して前述同様の高熱路を搬送しての半田付けすると、リード端子１２の側面に半田フィレットを形成して底面がセット基板９の図示しない回路端子上に固着される。この場合、容器本体１はリード端子１２の一端側と局所的（点的）にのみ接合するので、半田１０は容器本体１の底面及び側面には塗布されることなく、リード端子１２にのみ固着する。
【００１６】
ここで、リード端子１２と半田１０との熱膨張係数によって両者が伸縮したとすると、リード端子１２の熱膨張係数は16×10−６で、半田１０の熱膨張係数（35×10−６）の方が大きい。この場合、両者の固着面では、半田１０の伸縮をリード端子１２が抑止する方向になるが、リード端子１２はＣｕで従来の容器本体１（セラミック）よりも柔軟性がある。したがって、固着面での半田１０の熱膨張係数差による応力（歪、変形）はリード端子１２の柔軟性によって吸収される。これにより、半田自身の柔軟性による応力の吸収もあって、前述した亀裂Ｐの発生を防止する。
【００１７】
なお、ここでのリード端子１２はＣuとして、熱膨張係数（16×10−６）は半田１０（35×10−６）と容器本体１（5.5×10−６）との中間値なので、容器本体１との熱膨張係数差による歪を緩和する。
【００１８】
（他の事項）
上記実施例では、容器本体１の外底面及び側面は平坦としたが、例えば外底面及び側面に切欠部を設けてリード端子１２を嵌入し、容器本体１の外形を小さく維持してもよい「第３図（ａ）」。また、リード端子１２は容器本体１の側面に折曲したが、容器本体１の外周部から単に突出すればよい「第３図（ｂ）」。また、リード端子１２は水晶端子と接続する２端子のみでもよい。
【００１９】
また、水晶デバイスは水晶振動子としたが、例えば内底面にＩＣチップ１３をフリップチップボンディングによって固着し、段部に水晶片２を固着して水晶発振器を構成してもよい。但し、この場合のリード端子１２は発振器用の出力、電源、アース等の端子となる。そして、リード端子１２はＣuとしたが、例えば柔軟性のある銅合金（ＣuＮiＺn）等であってもよく、基本的にはセラミックより柔軟な金属であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【図２】本発明の一実施形態を説明するセット基板への水晶振動子の装着断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する水晶振動子の断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を説明する水晶発振器の断面図である。
【図５】一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶デバイス例えば水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は同底面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【図６】従来例を説明する図で、同図（ａ）はセット基板への水晶振動子の装着断面図、同図（ｂ）は一部装着断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 容器本体、２ 水晶片、３ カバー、４ 実装端子、５ 励振電極、６ 引出電極、７ 導電性接着剤、８ 金属リング、９ セット基板、１０ 半田、１１ 底面電極、１２ リード端子、１３ ＩＣチップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶デバイスを技術分野とし、特にこれらが搭載されるセット基板との熱膨張係数差による半田の破損や剥離を防止した水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
水晶デバイスは水晶振動子や発振器及びフィルタ等の周波数制御素子として広く知られ、通信機器を含む各種の電子機器に内蔵される。近年では、表面実装用の水晶デバイスが普及し、抵抗やコンデンサ等の他の電子部品とともに高熱路を搬送されて半田によってセット基板に搭載される（所謂リフロー）。
【０００３】
(従来技術の一例)
第５図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶デバイス例えば水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は同底面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。水晶振動子は凹状とした容器本体１に水晶片２を収容し、金属カバー３を被せて密閉封入する。容器本体１は積層セラミックからなり、スルーホールによる側面電極を経て裏面の４角部に表面実装用とする実装端子４を有する。
【０００４】
水晶片２は両主面に励振電極５（ａｂ）を有し、一端部両側に引出電極６（ａｂ）を延出する。そして、引出電極６（ａｂ）の延出した水晶片２の一端部両側を容器本体１の内底面に設けた図示しない水晶端子に導電性接着剤７によって固着する。一対の水晶端子は例えば一組の対角部の実装端子４（ａｂ）に接続する。金属カバー３は容器本体１の枠上面に設けられた金属厚膜を含む金属リング８にシーム溶接やビーム溶接によって接合される。そして、金属リング８は図示しない電極貫通孔（スルーホール）によって、アース用の実装端子４（ｃｄ）に接続する。
【０００５】
このようなものでは、図示しない抵抗やコンデンサ等の他の電子部品ととともに、クリーム半田の塗布されたセット基板９に載置される。そして、セット基板９は高熱路内を搬送されてクリーム半田１０が溶融し、各電子部品とともにセット基板の図示しない回路端子上に固着して搭載される。これらの場合、第６図（ａ）に示したようにクリーム半田１０は側面電極に這い上がり、所謂半田フィレットを形成する。半田フィレットはクリーム半田１０の溶融を確認し、接続強度を高める。
【特許文献１】特開２００３−１０１３４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶振動子では、水晶振動子（容器本体１）、セット基板９及び半田１０間の熱膨張係数差によって、特に第６図（ｂ）に示したように水平方向の亀裂（破損）Ｐが半田の中間域に生じて、時には剥離する問題があった。これらは、温度差の激しい環境下で使用される例えば車載用の水晶振動子で特に問題を生ずる。ちなみに、容器本体１（セラミック）の膨張係数は5.5×10−６、セット基板９（ガラスエポキシ材）は14×10−６、半田１０は35×10−６であり、半田１０の熱膨張係数が最も大きい。
【０００７】
要するに、両端側で固着された半田１０の熱膨張係数による伸縮が、容器本体１とセット基板９との熱膨張係数による伸縮よりも大きい。そして、４箇所の各半田９は容器本体１とセット基板９に対してそれぞれ面的に接合する。この場合、容器本体１はセラミックであることから脆性材で柔軟性に欠け、半田１０の固着面（両主面）も柔軟性が損なわれる。そして、容器本体１のそれぞれ対向する両端側の半田１０の接合強度は半田自身の強度よりも大きい。
【０００８】
このため、熱膨張係数差によって各両端側の半田１０に発生する応力は、各半田１０の柔軟性を有する中間領域に集中する。そして、中間領域の半田自身の柔軟性（変形）で応力を吸収できず、半田自身の強度以上の応力によって中間領域の内側から外側に向かって亀裂Ｐを生ずる。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、熱膨張係数差による半田の破損や剥離を防止した高信頼性の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】
【００１０】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記水晶片と高周波的に接続して前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出した構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成であれば、積層セラミックとした容器本体の底面電極にはリード端子の一端側が点的に接続するのみで、セット基板への固着時にはリード端子に半田が固着して、容器本体１の底面には半田は塗布されない。そして、リード端子は金属であることから容器本体のセラミックよりも一般に柔軟性を有する。したがって、熱膨張係数差によって半田に応力が生ずると、半田及びリード端子の柔軟性によって、応力を吸収する。これにより、半田に亀裂が生ずることや剥離を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【００１３】
水晶振動子は前述したように積層セラミックとした凹状の容器本体１内に水晶片２を収容し、金属カバー３を被せて密閉封入する。ここでの容器本体１は、外底面の４角部に底面電極１１（ａｂｃｄ）を有する。底面電極１１（ａｂ）は前述した水晶端子に接続し、１１（ｃｄ）は金属リング８に接続する。
【００１４】
底面電極１１（ａｂｃｄ）には、金属からなるリード端子１２の一端側が局所的に固着する。金属はここでは例えばＡuメッキとしたＣuとし、図示しない例えばＡｇによるロウ付けや、底面電極１１（ａｂｃｄ）のＡu膜を厚くしたスポット溶接によって、いずれであれ一端側が局所的に固着する。リード端子１２の他端側は容器本体１の側面に折曲される。
【００１５】
このような構成であれば、水晶振動子をセット基板９に載置して前述同様の高熱路を搬送しての半田付けすると、リード端子１２の側面に半田フィレットを形成して底面がセット基板９の図示しない回路端子上に固着される。この場合、容器本体１はリード端子１２の一端側と局所的（点的）にのみ接合するので、半田１０は容器本体１の底面及び側面には塗布されることなく、リード端子１２にのみ固着する。
【００１６】
ここで、リード端子１２と半田１０との熱膨張係数によって両者が伸縮したとすると、リード端子１２の熱膨張係数は16×10−６で、半田１０の熱膨張係数（35×10−６）の方が大きい。この場合、両者の固着面では、半田１０の伸縮をリード端子１２が抑止する方向になるが、リード端子１２はＣｕで従来の容器本体１（セラミック）よりも柔軟性がある。したがって、固着面での半田１０の熱膨張係数差による応力（歪、変形）はリード端子１２の柔軟性によって吸収される。これにより、半田自身の柔軟性による応力の吸収もあって、前述した亀裂Ｐの発生を防止する。
【００１７】
なお、ここでのリード端子１２はＣuとして、熱膨張係数（16×10−６）は半田１０（35×10−６）と容器本体１（5.5×10−６）との中間値なので、容器本体１との熱膨張係数差による歪を緩和する。
【００１８】
（他の事項）
上記実施例では、容器本体１の外底面及び側面は平坦としたが、例えば外底面及び側面に切欠部を設けてリード端子１２を嵌入し、容器本体１の外形を小さく維持してもよい「第３図（ａ）」。また、リード端子１２は容器本体１の側面に折曲したが、容器本体１の外周部から単に突出すればよい「第３図（ｂ）」。また、リード端子１２は水晶端子と接続する２端子のみでもよい。
【００１９】
また、水晶デバイスは水晶振動子としたが、例えば内底面にＩＣチップ１３をフリップチップボンディングによって固着し、段部に水晶片２を固着して水晶発振器を構成してもよい。但し、この場合のリード端子１２は発振器用の出力、電源、アース等の端子となる。そして、リード端子１２はＣuとしたが、例えば柔軟性のある銅合金（ＣuＮiＺn）等であってもよく、基本的にはセラミックより柔軟な金属であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
【図２】本発明の一実施形態を説明するセット基板への水晶振動子の装着断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明する水晶振動子の断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を説明する水晶発振器の断面図である。
【図５】一従来例を説明する図で、同図（ａ）は水晶デバイス例えば水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は同底面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【図６】従来例を説明する図で、同図（ａ）はセット基板への水晶振動子の装着断面図、同図（ｂ）は一部装着断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 容器本体、２ 水晶片、３ カバー、４ 実装端子、５ 励振電極、６ 引出電極、７ 導電性接着剤、８ 金属リング、９ セット基板、１０ 半田、１１ 底面電極、１２ リード端子、１３ ＩＣチップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出したことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
【請求項２】
前記金属はＣuである請求項１の水晶デバイス。
【請求項１】
少なくとも水晶片を収容した積層セラミックからなる容器本体を備え、前記容器本体の外底面には前記積層セラミックの焼成時に一体的に形成された少なくとも一対の底面電極を有し、セット基板に対して半田によって固着される表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記底面電極には平板状とした金属からなるリード端子の一端側が局所的に接続し、他端側が前記容器本体の外周より突出したことを特徴とする表面実装用の水晶デバイス。
【請求項２】
前記金属はＣuである請求項１の水晶デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３２４７９７（Ｐ２００６−３２４７９７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４４４３６（Ｐ２００５−１４４４３６）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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