表面実装用水晶デバイスの実装方法
【課題】容器本体と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水晶デバイスの実装方法を提供する。
【解決手段】水晶片２を収容して容器本体３の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極５を、セット基板７の表面に設けた回路端子８に、半田９によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極５に対応した前記回路端子８の間となるセット基板７の表面に凹部１１を設けた構成とする。
【解決手段】水晶片２を収容して容器本体３の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極５を、セット基板７の表面に設けた回路端子８に、半田９によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極５に対応した前記回路端子８の間となるセット基板７の表面に凹部１１を設けた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用水晶デバイス（以下、表面実装デバイスとする)の実装方法を技術分野とし、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の実装方法に関する。
【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デバイスとしての表面実装用水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）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、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の実装方法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】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、水晶片を収容して容器本体の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極を、セット基板の表面に設けた回路端子に、半田によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極に対応した前記回路端子間となるセット基板の表面に凹部を設けた構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成であれば、セット基板の表面に設けた凹部によって、膨張係数差による歪を凹部の機械的変形によって吸収する。したがって、半田のクラック発生を防止できる。
【００１３】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記容器本体はセラミックからなり、前記セット基板はガラスエポキシからなる。これにより、容器本体とセット基板との膨張係数が異なるので、請求項１での効果が明確になる。
【００１４】
本発明の請求項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４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図で、同図（ａ）はセット基板に対する表面実装振動子装着断面図、同図（ｂ）はセット基板の平面図である。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。
【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】
この実施形態では、例えば多層基板としたセット基板７の上層に設けた開口部によって凹部１１を形成する。凹部１１は表面実装振動子の実装電極５に対応した回路端子８の間に設ける。そして、前述同様に、高熱炉を搬送してのクリーム半田９の溶融によって、表面実装振動子の実装電極５がセット基板７の回路端子８に接続される。
【００１９】
このような構成であれば、ヒートサイクル時の表面実装動子とセット基板７との熱膨張係数差による歪を凹部１１が吸収する。例えば第２図に示したように、エンジンの駆動時に熱衝撃（温度上昇）があったとすると、セット基板７（ガラスエポキシ）の膨張係数が大きいので、相対的にセット基板７が伸張する。
【００２０】
この場合、セット基板７の上層は凹所（開口部）１１によって分断されているので、凹部１１側では自由端となって各回路端子８との下方で両側に伸張する。そして、セット基板７の下層は従来同様に容器本体３における両端側の実装電極５の間で伸張する。これにより、上層との膨張係数差による歪は接合面積内の局所的になり、その影響は殆どない。
【００２１】
また、実装電極５と回路端子８とは半田９によって固定されるので、セット基板７の上層での各回路端子８の部分は言わば固定端となる。また、セット基板７のガラスエポキシは網状のガラス繊維に樹脂を混入したもので比較的柔軟性に富む。したがって、セット基板７の下層の伸張によって、各回路端子８の下方では上層との積層面が外側に引っ張られる。さらには、セット基板7の下層が凸状に湾曲して歪を生じたりする。
【００２２】
これにより、開口部は「ハ」の字状となって歪（機械変形）を生じる。これらのことから、膨張係数差による歪を凹部１１が吸収し、半田９に生ずる応力を軽減してクラックの発生を防止する。
【００２３】
（他の事項
上記実施形態では、セット基板に凹部１１を設けて歪みを吸収したが、例えば第３図（ａ）に示したように回路端子８の外側にも溝１２を設けることによって、上層の機械的変形を容易にしてもよい。
【００２４】
さらには、凹部１１はセット基板の上層としたが、貫通孔としてもよい。この場合は、凹部（貫通孔）１１の内側は高さ方向の全領域で自由端となる。したがって、両側の回路端子８の間のセット基板７の伸張はなく、両側の回路端子８との接合面積部分での局所的な歪が支配的になるので、膨張係数差による影響をさらに小さくできる。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）はセット基板に対する表面実装振動子装着断面図、同図（ｂ）はセット基板の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の作用を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の他の例を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【図４】本発明の一実施形態のさらに他の例を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【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】
【００２９】
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 凹部、１２ 溝。
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用水晶デバイス（以下、表面実装デバイスとする)の実装方法を技術分野とし、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の実装方法に関する。
【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デバイスとしての表面実装用水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）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、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の実装方法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】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、水晶片を収容して容器本体の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極を、セット基板の表面に設けた回路端子に、半田によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極に対応した前記回路端子間となるセット基板の表面に凹部を設けた構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成であれば、セット基板の表面に設けた凹部によって、膨張係数差による歪を凹部の機械的変形によって吸収する。したがって、半田のクラック発生を防止できる。
【００１３】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記容器本体はセラミックからなり、前記セット基板はガラスエポキシからなる。これにより、容器本体とセット基板との膨張係数が異なるので、請求項１での効果が明確になる。
【００１４】
本発明の請求項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４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図で、同図（ａ）はセット基板に対する表面実装振動子装着断面図、同図（ｂ）はセット基板の平面図である。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。
【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】
この実施形態では、例えば多層基板としたセット基板７の上層に設けた開口部によって凹部１１を形成する。凹部１１は表面実装振動子の実装電極５に対応した回路端子８の間に設ける。そして、前述同様に、高熱炉を搬送してのクリーム半田９の溶融によって、表面実装振動子の実装電極５がセット基板７の回路端子８に接続される。
【００１９】
このような構成であれば、ヒートサイクル時の表面実装動子とセット基板７との熱膨張係数差による歪を凹部１１が吸収する。例えば第２図に示したように、エンジンの駆動時に熱衝撃（温度上昇）があったとすると、セット基板７（ガラスエポキシ）の膨張係数が大きいので、相対的にセット基板７が伸張する。
【００２０】
この場合、セット基板７の上層は凹所（開口部）１１によって分断されているので、凹部１１側では自由端となって各回路端子８との下方で両側に伸張する。そして、セット基板７の下層は従来同様に容器本体３における両端側の実装電極５の間で伸張する。これにより、上層との膨張係数差による歪は接合面積内の局所的になり、その影響は殆どない。
【００２１】
また、実装電極５と回路端子８とは半田９によって固定されるので、セット基板７の上層での各回路端子８の部分は言わば固定端となる。また、セット基板７のガラスエポキシは網状のガラス繊維に樹脂を混入したもので比較的柔軟性に富む。したがって、セット基板７の下層の伸張によって、各回路端子８の下方では上層との積層面が外側に引っ張られる。さらには、セット基板7の下層が凸状に湾曲して歪を生じたりする。
【００２２】
これにより、開口部は「ハ」の字状となって歪（機械変形）を生じる。これらのことから、膨張係数差による歪を凹部１１が吸収し、半田９に生ずる応力を軽減してクラックの発生を防止する。
【００２３】
（他の事項
上記実施形態では、セット基板に凹部１１を設けて歪みを吸収したが、例えば第３図（ａ）に示したように回路端子８の外側にも溝１２を設けることによって、上層の機械的変形を容易にしてもよい。
【００２４】
さらには、凹部１１はセット基板の上層としたが、貫通孔としてもよい。この場合は、凹部（貫通孔）１１の内側は高さ方向の全領域で自由端となる。したがって、両側の回路端子８の間のセット基板７の伸張はなく、両側の回路端子８との接合面積部分での局所的な歪が支配的になるので、膨張係数差による影響をさらに小さくできる。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）はセット基板に対する表面実装振動子装着断面図、同図（ｂ）はセット基板の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の作用を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の他の例を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【図４】本発明の一実施形態のさらに他の例を説明するセット基板に対する表面実装振動子装着断面図である。
【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】
【００２９】
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 凹部、１２ 溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶片を収容して容器本体の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極を、セット基板の表面に設けた回路端子に、半田によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極に対応した前記回路端子間となるセット基板の表面に凹部を設けたことを特徴とする表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【請求項２】
請求項１において、前記容器本体はセラミックからなり、前記セット基板はガラスエポキシからなる表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【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長辺方向の両端側に設けられた表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【請求項４】
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水晶デバイスの実装方法。
【請求項１】
水晶片を収容して容器本体の外底面に設けられた少なくとも一対の実装電極を、セット基板の表面に設けた回路端子に、半田によって接続する表面実装用水晶デバイスの実装方法において、前記一対の実装電極に対応した前記回路端子間となるセット基板の表面に凹部を設けたことを特徴とする表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【請求項２】
請求項１において、前記容器本体はセラミックからなり、前記セット基板はガラスエポキシからなる表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【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長辺方向の両端側に設けられた表面実装用水晶デバイスの実装方法。
【請求項４】
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水晶デバイスの実装方法。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−４８３５（Ｐ２００９−４８３５Ａ）
【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２００７−１６１０２７（Ｐ２００７−１６１０２７）
【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）】
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