表面実装用の水晶デバイス
【課題】セット基板との熱膨張係数差による半田のクラック発生を防止した表面実装用の水晶デバイスを提供する。
【解決手段】セット基板７の回路端子８と半田９によって接合される実装電極５を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体３と、前記容器本体３内に少なくとも水晶片２を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体３の外底面に前記実装電極５よりも厚みの大きい突出部１１を設け、前記実装電極５と前記回路端子８との間の半田９の厚みを大きく維持した構成とする。
【解決手段】セット基板７の回路端子８と半田９によって接合される実装電極５を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体３と、前記容器本体３内に少なくとも水晶片２を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体３の外底面に前記実装電極５よりも厚みの大きい突出部１１を設け、前記実装電極５と前記回路端子８との間の半田９の厚みを大きく維持した構成とする。
【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（以下、表面実装デバイスとする)を技術分野とし、特にセット基板との膨張係数差による半田のひび、割れ等のクラック発生を防止した表面実装デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装デバイスは小型・軽量であることから、例えば実装密度の高いセット基板に搭載される。このようなものの一つに、車載等のエンジン制御用とした表面実装振動子があり、これが搭載されるセット基板との間の熱膨張差による半田のクラック発生の問題がある。
【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）は表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は表面実装振動子の外底面図である。
【０００４】
表面実装振動子は密閉容器１内に水晶片２を収容してなる。密閉容器１は例えば積層セラミックからなる凹状とした容器本体３と、セラミックからなる平板状のカバー４とからなる。容器本体３は内底面の例えば一端側に対をなす図示しない水晶保持端子を有し、外底面の両端側中央部に外部端子５を有する。外部端子５は積層面を経て水晶保持端子と電気的に接続する。
【０００５】
水晶片２は両主面に図示しない励振電極を有し、一端部両側となる外周部に引出電極を延出する。そして、引出電極の延出した一端部両側を水晶保持端子に導電性接着剤６によって固着する。カバー４は例えば低融点のガラスを用いて容器本体３の開口端面に接合され、水晶片２を密閉封入する。
【０００６】
そして、表面実装振動子の外部端子５は、セット基板７の回路端子８と高熱炉を搬送しての、印刷によるクリーム半田９の溶融によって接続され（所謂半田リフロー）、他の電子部品とともに表面実装される。セット基板７は一般にガラスエポキシからなる。
【特許文献１】特許第３９０５８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、容器本体３（セラミック）とセット基板７（ガラスエポキシ）と膨張係数が異なる。ちなみに、膨張係数はセラミックが７．８×１０-6／℃、ガラスエポキシは１４×１０-6／℃であり、セラミックの方がガラスエポキシよりも大きい。
【０００８】
このことから、例えば自動車のエンジンルーム内での駆動時における温度上昇や停止による温度下降のヒートサイクルによって、セット基板７及び表面実装振動子は伸縮を繰り返す（第５図（ａ）の矢印）。この場合、表面実装振動子とセト基板７との膨張係数差によって伸縮量も異なることから、それぞれに歪（機械的変形）を生じる。
【０００９】
これらの歪は、表面実装振動子をセット基板７に接合する半田９に波及し、半田９に応力を生ずる。そして、半田９の柔軟性では応力を吸収しきれず、第６図(第５図のＰ部の拡大図）に示したように半田９にクラック１０を生ずる。その結果、外部端子５と回路端子８との接続不良（電気的導通不良）やセット基板７からの剥離を引き起こす問題があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は熱膨張係数差による半田のクラック発生を防止した表面実装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】
【００１１】
（着目技術）
本発明は特許文献１で示される実装電極の厚みを大きくすることによって歪が吸収される点に着目した。
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、セット基板の回路端子と半田によって接合される実装電極を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体と、前記容器本体内に少なくとも水晶片を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の外底面に前記実装電極よりも厚みの大きい突出部を設け、前記実装電極と前記回路端子との間の半田の厚みを大きく維持した構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成であれば、実装電極よりも厚みの大きい突出部１１によって半田の厚みを大きくできる。したがって、熱膨張係数差による応力を半田の高さによって吸収できる。これにより、クラック発生を防止する。
【００１４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における長辺方向の両端側に設けられる。これは例えば水晶片のみを容器本体に収容し、外底面の実装電極が水晶片の一対の引出電極と電気的に接続した表面実装振動子の場合である。
【００１５】
同請求項３では、請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における４角部に設けられる。これは、例えば水晶片のみを容器本体に収容して金属カバーを被せ、外底面の実装電極が水晶片の一対の引出電極及び金属カバーと電気的に接続した表面実装振動子の場合である。あるいは、発振回路を構成するＩＣチップとを水晶片とを容器本体に収容し、外底面の実装電極がＩＣチップと電気的に接続した表面実装発振器の場合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装デバイスとしての表面実装振動子の図で、同図（ａ）はセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。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。
【００１７】
表面実装振動子は、前述したように積層セラミックからなる容器本体３とカバー４とをガラスによって封止した密閉容器１内に水晶片２を収容してなる。密閉容器１（容器本体３）における外底面の両端側中央部には、水晶片２の引出電極と電気的に接続した外部端子５を有する。
【００１８】
そして、ここでは、例えば容器本体３における外底面の両端側の実装電極５の間となる中央領域に、幅方向を横断する二列の突出部１１を設ける。二列の突出部１１は中央から両側の領域に形成されて、突出部１１は実装電極５の厚みよりも高さを大きくする。この場合、表面実装振動子は突出部１１によって傾斜することなく自立する。
【００１９】
これらは、例えば容器本体３の外底面に印刷によってセラミックが塗付され、容器本体とともに一体的な焼成によって形成される（通称ＩＰコート）。但し、セラミックに限らず樹脂等であってもよい。
【００２０】
このようなものでは、セット基板７の回路端子上に印刷によって塗付されたクリーム半田９上に実装電極５を当接する。そして、高熱炉を搬送してのクリーム半田９の溶融によって、回路端子８と実装電極５とが接続される。この場合、突出部１１によって、クリーム半田９の高さは大きく維持される。
【００２１】
突出部１１のない従来例の場合では、クリーム半田９の溶融時におけるフラックスの飛散や半田フィレットの形成によって半田９の高さが低くなる。これに対し、本実施形態では、突出部１１によって半田９の高さを大きく維持する。
【００２２】
したがって、表面実装振動子のセット基板７への実装後、熱衝撃（ヒートサイクル）によって生じる回路基板７と表面実装振動子との歪を半田９の高さによって吸収する。すなわち、半田９の高さを大きくしたことによって、第２図に示したようにセット基板７の伸張とともにセット基板側の半田９が外側に引っ張られる。これにより、回路基板７と表面実装振動子との歪を吸収できて、前述した半田クラックの発生を防止する。
【００２３】
（他の事項）
上記実施形態で突出部１１は二列の突出部１１としたが、例えば一列としてその幅を大きくしてもよい「第３図（ａ）」。また、突出部１１は中央部と外周４角部の計５箇所に点的に設けてもよい「第３図（ｂ）」。要は、表面実装振動子が実装電極５よりも高さの大きい突出部１１によって傾斜することなく自立できればよい。
【００２４】
また、表面実装振動子は２端子としたが、例えばシーム溶接等による金属カバーとして封止し、金属カバーをアース端子に電気的に接続した４端子の場合であっても、例えば十字状とした突出部１１を設けて同様に適用できる。この場合、例えば一組の対角部の実装電極５を水晶端子として他組の対角部の実装電極５をアース端子とする（第４図）。
【００２５】
また、表面実装デバイスは表面実装振動子として説明したが、例えば図示しない発振回路を集積化したＩＣチップと水晶片とを密閉封入した表面実装発振器の場合でも同様に適用できる。この場合、実装電極は出力、電源、アース及びその他の端子からなる４端子となり、前第４図と同様に外底面の４角部に形成される。これらの場合でも、突出部１１は任意に形成できる。
【００２６】
さらに、密閉容器１は凹状の容器本体３と平板状のカバー４からなるとしたが、例えば容器本体３を平板状としてカバー４を凹状として接合してもよく、ここでの容器本体３は外底面に実装電極５を有するものを指す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を説明する表面実装デバイスとしての表面実装振動子の図で、同図（ａ）はセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。
【図２】本発明の作用効果を説明する表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の他の例を説明する表面実装振動子の外底面の図である。
【図４】本発明の一実施形態のさらに他の例を説明する水晶デバイスの外底面の図である。
【図５】従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。
【図６】従来例の問題点を説明する表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 密閉容器、２ 水晶片、３ 容器本体、４ カバー、５ 実装電極、６ 導電性接着剤、７ セット基板、８ 回路端子、９ 半田、１０ クラック、１１ 突出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶デバイス（以下、表面実装デバイスとする)を技術分野とし、特にセット基板との膨張係数差による半田のひび、割れ等のクラック発生を防止した表面実装デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装デバイスは小型・軽量であることから、例えば実装密度の高いセット基板に搭載される。このようなものの一つに、車載等のエンジン制御用とした表面実装振動子があり、これが搭載されるセット基板との間の熱膨張差による半田のクラック発生の問題がある。
【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）は表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は表面実装振動子の外底面図である。
【０００４】
表面実装振動子は密閉容器１内に水晶片２を収容してなる。密閉容器１は例えば積層セラミックからなる凹状とした容器本体３と、セラミックからなる平板状のカバー４とからなる。容器本体３は内底面の例えば一端側に対をなす図示しない水晶保持端子を有し、外底面の両端側中央部に外部端子５を有する。外部端子５は積層面を経て水晶保持端子と電気的に接続する。
【０００５】
水晶片２は両主面に図示しない励振電極を有し、一端部両側となる外周部に引出電極を延出する。そして、引出電極の延出した一端部両側を水晶保持端子に導電性接着剤６によって固着する。カバー４は例えば低融点のガラスを用いて容器本体３の開口端面に接合され、水晶片２を密閉封入する。
【０００６】
そして、表面実装振動子の外部端子５は、セット基板７の回路端子８と高熱炉を搬送しての、印刷によるクリーム半田９の溶融によって接続され（所謂半田リフロー）、他の電子部品とともに表面実装される。セット基板７は一般にガラスエポキシからなる。
【特許文献１】特許第３９０５８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装振動子では、容器本体３（セラミック）とセット基板７（ガラスエポキシ）と膨張係数が異なる。ちなみに、膨張係数はセラミックが７．８×１０-6／℃、ガラスエポキシは１４×１０-6／℃であり、セラミックの方がガラスエポキシよりも大きい。
【０００８】
このことから、例えば自動車のエンジンルーム内での駆動時における温度上昇や停止による温度下降のヒートサイクルによって、セット基板７及び表面実装振動子は伸縮を繰り返す（第５図（ａ）の矢印）。この場合、表面実装振動子とセト基板７との膨張係数差によって伸縮量も異なることから、それぞれに歪（機械的変形）を生じる。
【０００９】
これらの歪は、表面実装振動子をセット基板７に接合する半田９に波及し、半田９に応力を生ずる。そして、半田９の柔軟性では応力を吸収しきれず、第６図(第５図のＰ部の拡大図）に示したように半田９にクラック１０を生ずる。その結果、外部端子５と回路端子８との接続不良（電気的導通不良）やセット基板７からの剥離を引き起こす問題があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は熱膨張係数差による半田のクラック発生を防止した表面実装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】
【００１１】
（着目技術）
本発明は特許文献１で示される実装電極の厚みを大きくすることによって歪が吸収される点に着目した。
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、セット基板の回路端子と半田によって接合される実装電極を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体と、前記容器本体内に少なくとも水晶片を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の外底面に前記実装電極よりも厚みの大きい突出部を設け、前記実装電極と前記回路端子との間の半田の厚みを大きく維持した構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成であれば、実装電極よりも厚みの大きい突出部１１によって半田の厚みを大きくできる。したがって、熱膨張係数差による応力を半田の高さによって吸収できる。これにより、クラック発生を防止する。
【００１４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における長辺方向の両端側に設けられる。これは例えば水晶片のみを容器本体に収容し、外底面の実装電極が水晶片の一対の引出電極と電気的に接続した表面実装振動子の場合である。
【００１５】
同請求項３では、請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における４角部に設けられる。これは、例えば水晶片のみを容器本体に収容して金属カバーを被せ、外底面の実装電極が水晶片の一対の引出電極及び金属カバーと電気的に接続した表面実装振動子の場合である。あるいは、発振回路を構成するＩＣチップとを水晶片とを容器本体に収容し、外底面の実装電極がＩＣチップと電気的に接続した表面実装発振器の場合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装デバイスとしての表面実装振動子の図で、同図（ａ）はセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。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。
【００１７】
表面実装振動子は、前述したように積層セラミックからなる容器本体３とカバー４とをガラスによって封止した密閉容器１内に水晶片２を収容してなる。密閉容器１（容器本体３）における外底面の両端側中央部には、水晶片２の引出電極と電気的に接続した外部端子５を有する。
【００１８】
そして、ここでは、例えば容器本体３における外底面の両端側の実装電極５の間となる中央領域に、幅方向を横断する二列の突出部１１を設ける。二列の突出部１１は中央から両側の領域に形成されて、突出部１１は実装電極５の厚みよりも高さを大きくする。この場合、表面実装振動子は突出部１１によって傾斜することなく自立する。
【００１９】
これらは、例えば容器本体３の外底面に印刷によってセラミックが塗付され、容器本体とともに一体的な焼成によって形成される（通称ＩＰコート）。但し、セラミックに限らず樹脂等であってもよい。
【００２０】
このようなものでは、セット基板７の回路端子上に印刷によって塗付されたクリーム半田９上に実装電極５を当接する。そして、高熱炉を搬送してのクリーム半田９の溶融によって、回路端子８と実装電極５とが接続される。この場合、突出部１１によって、クリーム半田９の高さは大きく維持される。
【００２１】
突出部１１のない従来例の場合では、クリーム半田９の溶融時におけるフラックスの飛散や半田フィレットの形成によって半田９の高さが低くなる。これに対し、本実施形態では、突出部１１によって半田９の高さを大きく維持する。
【００２２】
したがって、表面実装振動子のセット基板７への実装後、熱衝撃（ヒートサイクル）によって生じる回路基板７と表面実装振動子との歪を半田９の高さによって吸収する。すなわち、半田９の高さを大きくしたことによって、第２図に示したようにセット基板７の伸張とともにセット基板側の半田９が外側に引っ張られる。これにより、回路基板７と表面実装振動子との歪を吸収できて、前述した半田クラックの発生を防止する。
【００２３】
（他の事項）
上記実施形態で突出部１１は二列の突出部１１としたが、例えば一列としてその幅を大きくしてもよい「第３図（ａ）」。また、突出部１１は中央部と外周４角部の計５箇所に点的に設けてもよい「第３図（ｂ）」。要は、表面実装振動子が実装電極５よりも高さの大きい突出部１１によって傾斜することなく自立できればよい。
【００２４】
また、表面実装振動子は２端子としたが、例えばシーム溶接等による金属カバーとして封止し、金属カバーをアース端子に電気的に接続した４端子の場合であっても、例えば十字状とした突出部１１を設けて同様に適用できる。この場合、例えば一組の対角部の実装電極５を水晶端子として他組の対角部の実装電極５をアース端子とする（第４図）。
【００２５】
また、表面実装デバイスは表面実装振動子として説明したが、例えば図示しない発振回路を集積化したＩＣチップと水晶片とを密閉封入した表面実装発振器の場合でも同様に適用できる。この場合、実装電極は出力、電源、アース及びその他の端子からなる４端子となり、前第４図と同様に外底面の４角部に形成される。これらの場合でも、突出部１１は任意に形成できる。
【００２６】
さらに、密閉容器１は凹状の容器本体３と平板状のカバー４からなるとしたが、例えば容器本体３を平板状としてカバー４を凹状として接合してもよく、ここでの容器本体３は外底面に実装電極５を有するものを指す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を説明する表面実装デバイスとしての表面実装振動子の図で、同図（ａ）はセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。
【図２】本発明の作用効果を説明する表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の他の例を説明する表面実装振動子の外底面の図である。
【図４】本発明の一実施形態のさらに他の例を説明する水晶デバイスの外底面の図である。
【図５】従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図、同図（ｂ）は外底面の図である。
【図６】従来例の問題点を説明する表面実装振動子のセット基板に対する装着断面図の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 密閉容器、２ 水晶片、３ 容器本体、４ カバー、５ 実装電極、６ 導電性接着剤、７ セット基板、８ 回路端子、９ 半田、１０ クラック、１１ 突出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セット基板の回路端子と半田によって接合される実装電極を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体と、前記容器本体内に少なくとも水晶片を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の外底面に前記実装電極よりも厚みの大きい突出部を設け、前記実装電極と前記回路端子との間の半田の厚みを大きく維持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】
請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における長辺方向の両端側に設けられた表面実装用の水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における４角部に設けられた表面実装用の水晶デバイス。
【請求項１】
セット基板の回路端子と半田によって接合される実装電極を外底面の少なくとも両側に有したセラミックからなる矩形状の容器本体と、前記容器本体内に少なくとも水晶片を収容してなる表面実装用の水晶デバイスにおいて、前記容器本体の外底面に前記実装電極よりも厚みの大きい突出部を設け、前記実装電極と前記回路端子との間の半田の厚みを大きく維持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】
請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における長辺方向の両端側に設けられた表面実装用の水晶デバイス。
【請求項３】
請求項１において、前記実装電極は前記容器本体の外底面における４角部に設けられた表面実装用の水晶デバイス。
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図４】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４９１５（Ｐ２００９−４９１５Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１８４７（Ｐ２００７−１６１８４７）
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【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２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]