説明

表面実装用の水晶発振器

【課題】平面外形の小型化及び低背化が可能であって、ICチップの発熱の影響を受けない表面実装振動子を提供する。
【解決手段】平面外形が矩形状であって凹状とした容器本体1と、容器本体1に収容された水晶片3と、容器本体1の開口端面に接合されて水晶片3を密閉封入するカバー5と、水晶片3と電気的に接続して発振回路を形成するICチップ2とからなる表面実装用の水晶発振器において、ICチップ2の回路機能面である一主面が容器本体1の第1外側面に電気的・機械的に固着した構成とする。

【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発振器(以下、表面実装発振器とする)を技術分野とし、特にICチップを容器本体の外側面に配置する表面実装発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
(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及び時間の基準源として広く用いられている。そして、近年では電子機器の小型化に伴い、表面実装発振器に対する小型化の要求が一層強まっている。このようなものの一つに、容器本体に水晶片及びICチップを収容して、金属カバーで密閉封入した表面実装発振器がある。
【0003】
(従来技術の一例)
第3図は一従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第3図(a)は断面図、第3図(b)は水晶検査端子を有する外側面の側面図、第3図(c)は表面実装用発振器に含まれる水晶片の平面図である
【0004】
特許文献1に従来技術として示される表面実装発振器は、容器本体1にICチップ2と水晶片3とを収容し、容器本体1の開口端面となる枠壁上面に設けられた金属リング4に金属カバー5を接合してなる。容器本体1は上枠壁1a1及び下枠壁1a2、底壁1bからなり、凹部及び段部を有して、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。
【0005】
ICチップ2は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積し、図示しない各IC端子を回路機能面としての一主面に有する。そして、容器本体1の凹部底面に、ICチップ2の一主面側が例えばバンプ6を用いた超音波熱圧着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チップ2の各IC端子(例えば電源、グランド、出力、AFC端子)は容器本体1の外底面の4隅に形成された実装端子7に電気的に接続する。
【0006】
水晶片3は両主面の励振電極8aから例えば一端部両側に引出電極8bを延出する。そして、引出電極8bを延出した一端部両側を導電性接着剤9によって段部に固着し、水晶保持端子10に電気的・機械的に接続する。水晶保持端子10はICチップ2の図示しない水晶端子に電気的に接続する。この結果、水晶片3はICチップ2と物理的な接触をせずに、ICチップ2に重なって配置される。
【0007】
さらに、水晶振動子(水晶片3)単体の電気的特性(振動特性)を測定するため、引出電極8bは容器本体1の外側面に形成された一対の水晶検査端子11に電気的に接続する。そして、例えばネットワークアナライザとした図示しない測定器のプローブを一対の水晶検査端子11に当接し、水晶振動子(水晶片3)の電気的特性を測定する。
【特許文献1】特開2002−190710号公報
【特許文献2】特開2000−223949号公報(段落0008、図3)
【特許文献3】特開2001−111380号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
(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、容器本体1内にICチップ2と水晶片3とが重なって配置されるため、低背化が困難であるという問題があった。また、水晶片3はICチップ2と近接して容器本体1に収容されるため、ICチップ2の発熱の影響を直接受けて、水晶片3の温度は表面実装発振器の外部の温度より高くなる。したがって、ICチップの発熱影響を受けないときの例えばATカットの水晶振動子(水晶発振器)が図4に示す三次曲線の周波数温度特性となる場合、ICチップ2の発熱で水晶片3の温度が上昇することによって高温部での周波数偏差が許容値を超えるという問題があった。
【0009】
また、特許文献2において、共通基盤となる底壁1bの一主面に水晶片3とICチップ2とを実装して、水晶片3を枠壁1aで包囲すると共に枠壁1aの開口端面を金属カバー5で気密封止し、水晶片3と電気的に接続する水晶検査端子11が底壁1bの一主面であって枠壁1aで包囲されていない部分に露出した表面実装発振器が提案されている(第5図参照)。しかし、この場合には、ICチップ2と水晶片3とが横に並ぶ配置となるため低背化が可能になるものの、平面外形の小型化を実現できない。
【0010】
(発明の目的)
本発明は、平面外形の小型化及び低背化が可能であって、ICチップの発熱による影響を軽減した表面実装振動子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
(着目点及びその問題点)
特許文献3において、従来容器本体に収容されていたコンデンサを、容器本体の外側面となる端面に設けた窪みに収容する表面実装発振器が提案されている。本発明は、このコンデンサの収容位置に着目した。しかし、ICチップを前記の窪みに収容するには、容器本体の枠壁に一定程度の厚さが必要であるが、容器本体の小型化、低背化に伴いこのような厚みをもった枠壁を用いることは困難という問題がある。
【0012】
(解決手段)
本発明は、特許請求の範囲(請求項1)に示したように、平面外形が矩形状であって枠壁及び底壁からなる凹状とした容器本体と、前記容器本体に収容された水晶片と、前記容器本体の開口端面に接合されて前記水晶片を密閉封入するカバーと、前記水晶片と電気的に接続して発振回路を形成するICチップとからなる表面実装用の水晶発振器において、前記ICチップの回路機能面である一主面が前記容器本体の第1外側面に電気的・機械的に固着した構成とする。
【発明の効果】
【0013】
このような構成であれば、ICチップの一主面を容器本体の外側面に固着することになるため、表面実装発振器の低背化が可能となる。また、例えば水晶片とICチップとを横に並べて配置する場合よりも平面外形を小型化できる。さらに、水晶片とICチップとの間には枠壁があることから、水晶片はICチップの発熱の影響を受けない。そのため、例えばATカットの水晶振動子(水晶発振器)の三次曲線となる周波数温度特性(第4図参照)の右上がりとなる高温部での周波数偏差が許容値を超えるという問題が生じない。
【0014】
(実施態様項)
本発明の請求項2では、請求項1において、前記枠壁は上枠壁と下枠壁とからなり、前記底壁は上底壁と下底壁とからなり、前記容器本体の第2乃至第4外側面の少なくとも一つの外側面における前記下枠壁及び前記上底壁部分に水晶検査端子が形成された構成とする。これにより、従来技術と同様に、水晶検査端子を使用して水晶振動子(水晶片)単体の電気的特性を測定できる。また、水晶検査端子の一部が底壁に形成されるため、容器本体を低背化しつつ、例えばプローブを当接するために必要な水晶検査端子の大きさを確保できる。
【0015】
本発明の請求項3では、請求項1において、前記容器本体は前記第1外側面に絶縁性の素地が露出した無電極層と前記第1外側面に独立した複数の端面電極を有する電極層とからなり、前記容器本体の最上層及び最下層は前記無電極層とし、前記最上層と最下層との間の中間層は第1乃至第3中間層からなるとともに第1及び第3中間層の間となる第2中間層を前記無電極層として第1及び第3中間層を前記電極層とし、前記ICチップの回路機能面に形成されたIC端子が前記第1中間層及び第3中間層の前記端面電極に電気的・機械的に固着した構成とする。これにより、容器本体の第1外側面を明確にして、容器本体外側面へのICチップの固着を確実にする。
【0016】
本発明の請求項4では、請求項1において、前記ICチップが樹脂で覆われた構成とする。これにより、ICチップが物理的に確実に容器本体に固着するため、例えば、ICチップが容器本体から剥がれるような破損が生じることがない。さらに、ICチップに形成されたIC端子に導電性の物質が付着して電気的短絡を生じることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
(第1実施形態、請求項1、2、3に相当)
第1図は本発明の第1実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第1図(a)は断面図、第1図(b)は水晶検査端子を有する外側面の側面図、第1図(c)はICチップを有する外側面の側面図である。なお、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。
【0018】
第1図に示す表面実装用の水晶発振器は、平面外形が矩形状であって枠壁1a及び底壁1bからなる凹状としたセラミックを母材とする容器本体1に水晶片3を収容し、容器本体1の開口端面に設けられた金属リング4に金属カバー5を接合して、ICチップ2の回路機能面である一主面が容器本体1の第1外側面に電気的・機械的に固着してなる。
【0019】
枠壁1aは、容器本体1の開口端面側から順に、第1枠壁1a1と第2枠壁1a2と第3枠壁1a3とからなる。そして、第1枠壁1a1が上枠壁に、第2枠壁1a2及び第3枠壁1a3が下枠壁になる。また、底壁1bは、容器本体1の開口端面側から順に、上底壁1b1と下底壁1b2とからなる。そして、容器本体の第2乃至第4外側面の一つの外側面における下枠壁1a(23)部分及び上底壁1b1部分に一対の水晶検査端子11を形成する。
【0020】
また、第1枠壁1a1及び第3枠壁1a3、下底壁1b2は、第1外側面に絶縁性の素地であるセラミックが露出した無電極層とする。また、第2枠壁1a2及び上底壁1b1は、容器本体1の第1外側面に独立した複数の端面電極12を有する電極層とする。そして、前記ICチップ2の回路機能面に形成された図示しないIC端子は端面電極12に電気的・機械的に固着する。
【0021】
また、水晶保持端子10は、容器本体1の内底面であって第1外側面に対向した内側面に近接して設けられる。そして、水晶片3に設けられた引出電極8bが導電性接着剤9によって水晶保持端子10に電気的・物理的に接続される。この水晶保持端子10は、水晶検査端子11及びICチップの図示しない水晶端子に電気的に接続する。
【0022】
このようなものでは、先ず、第1枠壁1a1と第2枠壁1a2と第3枠壁1a3と上底壁1b1と下底壁1b2とを積層・焼成して容器本体1を形成する。この形成前に予め、これらの積層される各層における水晶検査端子11部分及び端面電極12部分に貫通孔を形成して、例えばタングステンを印刷することで水晶検査端子11及び端面電極12の下地電極を形成する。そして、容器本体1を形成後、電解メッキ又は無電解メッキによって前記下地電極の表面に例えばAu膜等を形成して、水晶検査端子11及び端面電極12を設ける。
【0023】
そして、容器本体1に水晶片3を収容し、容器本体1の開口端面となる枠壁上面に設けられた金属リング4に金属カバー5を接合する。また、ICチップ2は回路機能面である一主面に形成された図示しないIC端子が、例えばバンプ6を用いた超音波熱圧着によって端面電極12に電気的・機械的に固着する。そして、ICチップ2の各IC端子(例えば電源、グランド、出力、AFC端子)は容器本体1の外底面の4隅に形成された実装端子7に電気的に接続する。
【0024】
このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載したように、表面実装発振器の平面外形の小型化及び低背化が実現できる。また、ICチップ2と水晶保持端子10とが近接するため、これらの間に設けられる図示しない導電路による浮遊容量の影響が小さい。さらに、水晶片3は、ICチップ2との間に枠壁1aがあるため、ICチップ2の発熱の影響を受けず、例えばATカットの水晶振動子(水晶発振器)の三次曲線となる周波数温度特性(第4図参照)の右上がりとなる高温部での周波数偏差が許容値を超えるという問題が生じない。
【0025】
(第2実施形態、請求項1、2、3、4に相当)
第2図は本発明の第2実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。なお、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。
【0026】
第2実施形態では、第1実施形態と同様にして表面実装発振器を形成する。そして、第2実施形態では、ICチップ2の全体が絶縁性樹脂13で覆われる。このような構成であっても、前実施形態と同様に、表面実装発振器の平面外形の小型化及び低背化及び、浮遊容量の影響の排除、周波数温度特性の確保が可能である。さらに、ICチップ2が容器本体1から剥がれるような破損やICチップ2に形成されたIC端子に導電性の物質が付着する等して電気的短絡が生じることもない。
【0027】
(他の事項)
前記の各実施形態において、ICチップ2は、容器本体1の長辺方向と短辺方向のいずれの外側面に固着してもよい。長辺方向の外側面に固着する場合は、より大きなICチップを用いることができる。また、第2実施形態において、ICチップ2の回路機能面のみを絶縁性樹脂で覆ってもよい。この場合であっても、ICチップ2が導電性の物質の付着等によって電気的短絡を起こすことはない。また、ICチップ2と容器本体1との固着強度も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第1実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第1図(a)は断面図、第1図(b)は水晶検査端子を有する外側面の側面図、第1図(c)はICチップを有する外側面の側面図である。
【図2】本発明の第2実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。
【図3】一従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第3図(a)は断面図、第3図(b)は水晶検査端子を有する外側面の側面図、第3図(c)は表面実装用発振器に含まれる水晶片の平面図である。
【図4】水晶振動子(水晶発振器)の周波数温度特性である。
【図5】他の従来例を説明する表面実装用発振器の断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 容器本体、2 ICチップ、3 水晶片、4 金属リング、5 金属カバー、6 バンプ、7 実装端子、8a 励振電極、8b 引出電極、9 導電性接着剤、10 水晶保持端子、11 水晶検査端子、12 端面電極、13 絶縁性樹脂。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
平面外形が矩形状であって枠壁及び底壁からなる凹状とした容器本体と、前記容器本体に収容された水晶片と、前記容器本体の開口端面に接合されて前記水晶片を密閉封入するカバーと、前記水晶片と電気的に接続して発振回路を形成するICチップとからなる表面実装用の水晶発振器において、前記ICチップの回路機能面である一主面が前記容器本体の第1外側面に電気的・機械的に固着したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
【請求項2】
請求項1において、前記枠壁は上枠壁と下枠壁とからなり、前記底壁は上底壁と下底壁とからなり、前記容器本体の第2乃至第4外側面の少なくとも一つの外側面における前記下枠壁及び前記上底壁部分に水晶検査端子が形成された表面実装用の水晶発振器。
【請求項3】
請求項1において、前記容器本体は前記第1外側面に絶縁性の素地が露出した無電極層と前記第1外側面に独立した複数の端面電極を有する電極層とからなり、前記容器本体の最上層及び最下層は前記無電極層とし、前記最上層と最下層との間の中間層は第1乃至第3中間層からなるとともに第1及び第3中間層の間となる第2中間層を前記無電極層として第1及び第3中間層を前記電極層とし、前記ICチップの回路機能面に形成されたIC端子が前記第1中間層及び第3中間層の前記端面電極に電気的・機械的に固着した表面実装用の水晶発振器。
【請求項4】
請求項1において、前記ICチップが樹脂で覆われた表面実装用の水晶発振器。

【図4】
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【図5】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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