説明

表面実装発振器

【課題】低背化に適したSIMカ−ド用とした表面実装用の温度補償発振器を提供する。
【解決手段】底壁1aと枠壁1bからなる凹部及び凹部の外周から底壁1aが突出した外周平坦部15を有する積層セラミックからなる容器本体1の前記凹部に水晶片3を収容して密閉封入すると共に、外周平坦部15の表面(内底面)には、回路端子14(xy)及び14(4)を有すると共に、容器本体1の凹部を形成する枠壁1bと回路端子14(xy)及び14(4)との間水晶検査端子11(xy)を設け、回路端子14(xy)及び14(4)に発振回路及び温度補償機構を有するICチップ2を固着するとともに前記水晶片3と水晶検査端子11(xy)を電気的に接続した構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高さ寸法を小さくした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SIMカ−ドやPCカード等の厚みの薄い電子カードに実装される表面実装発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
電子カード例えば携帯電話用のSIMカ−ドは、使用許可情報や電話番号等の個人情報を登録して認証カードとする。近年では、カードにGPS機能を取り込むことが検討され、これに対応した高さの小さい温度補償型とした表面実装発振器(以下、温度補償発振器とする)が求められている。この場合、SIMカ−ドは厚みを例えば0.76mmとすることから、表面実装発振器は厚みを0.5mm〜0.4mm以下にすることが求められる。
【0003】
(従来技術の一例、特許文献)
第4図は一従来例を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はICチップの平面図である。
【0004】
温度補償発振器は、構造的に見ると、一般に、図に示す一部屋型、又は図示しないH型や接合型がある。温度補償発振器のうちの一部屋型は、積層セラミックからなる凹状とした容器本体1にICチップ2と水晶片3とを収容する。ICチップ2は少なくとも発振回路(但し、水晶振動子を除く)と温度補償機構とを集積化する。ICチップ2の回路機能面(一主面)にはIC端子4を有し、バンプ5を用いた超音波熱圧着によって内底面の回路端子14に固着される。
【0005】
IC端子4は電源、出力、アース、AFC端子(周波数自動制御端子)及び一対の水晶端子を両側の長辺に有する。一対の水晶端子4(xy)は例えば両辺側の中央に、残りのIC端子4は角部に設けられる。IC端子4のうちの電源、出力、アース及びAFC端子は図示しない配線路によって容器本体1の積層面を経て外底面の実装端子6に電気的に接続する。
【0006】
水晶片3は両主面に励振電極7(ab)を有し、一端部両側に引出電極8(ab)を延出する「第5図(b)参照」。引出電極8(ab)の延出した水晶片3の一端部両側は、容器本体1の内壁段部に設けた一対の水晶保持端子9に導電性接着剤10によって固着される。導電性接着剤10は容器本体1の底面に塗布されて基本的に水晶片3の下面のみとし、上面には塗布しない。
【0007】
水晶保持端子9はIC端子4のうちの水晶端子4(xy)に図示しない配線路によって電気的に接続する。さらに、水晶保持端子9は容器本体1の外側面に設けた水晶検査端子11に電気的に接続する。容器本体1の開口端面には金属リング12が設けられ、金属カバー13をシーム溶接して水晶片3及びICチップ2を密閉封入する。
【0008】
温度補償発振器のうちのH構造型は、容器本体1を図示しないH状として、上側凹部に水晶片3を収容して密閉封入し、開口端面に実装端子6を有する下側凹部にICチップ2を収容する。水晶検査端子11は例えば前述同様に容器本体1の外側面や、下側凹部の底面に設けられる。
【0009】
また、接合型は水晶片3を密閉封入した水晶振動子の下面に、ICチップ2を収容して実装端子を有する図示しない実装基板を接合する。ICチップ2と水晶片3及び実装基板の実装端子とは前述同様に結線される。この場合、水晶検査端子11は水晶振動子の実装端子がそのまま適用される。
【0010】
そして、これらいずれの温度補償発振器でも、例えば書込端子を兼用した電源等の実装端子6から温度補償機構には温度補償データが書き込まれ、水晶振動子に起因した周波数温度補償特性を補償する。あるいは、容器本体1の外側面に設けた書込端子を併用して温度補償データを書き込む。
【特許文献1】特開2002−330027号公報
【特許文献2】特開平9−83248号公報
【特許文献3】特開2003−224426号公報
【特許文献4】特許第3276136号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
(従来技術の問題点)
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、基本的には、いずれも、ICチップ2と水晶片3とを垂直方向に配置した構造とするので、高さ寸法は0.8mm程度が限度であり、0.5mm以下としたSIMカ−ド用には適さない。このことから、第5図(ab)の断面図及び平面図に示したように、ICチップ2と水晶片3とを水平方向に並設して高さ寸法を小さくすることが検討されている「特許文献2」。
【0012】
この場合には、温度補償発振器の高さ寸法を0.5mm程度までに小さくできるものの、バンプを含めたICチップの高さ、及びICチップと金属カバーとの間隔、さらには金属カバーの厚みを考慮すると、0.5mm以下にするには限界があった。なお、バンプを用いたフリップチップボンディング以外のワイヤーボンディングによる実装の場合でも同様である。
【0013】
さらに、容器本体1の高さが小さくなることによって、水晶検査端子11の高さも小さくなって、測定器からのプローブの当接を困難にする。なお、水晶検査端子11は容器本体1の最下位層及び最上位層を除いて形成され、セット基板や金属リング12との電気的短絡を防止する。これにより、水晶検査端子11は容器本体1の高さよりも小さくなる。
【0014】
(発明の目的)
本発明はICチップと水晶片とを水平方向に配置して高さ寸法を小さくし、水晶検査端子へのプローブの当接を容易にした表面実装発振器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】
【0015】
(着目技術及び発明の構成)
本発明は、特許文献3及び4に示される技術に着目した。すなわち、特許文献3の凹状容器の底壁を突出して回路素子を実装した技術に、及び凹状容器の底壁を突出して書込端子を設けた技術に着目し、これらを組み合わせて本発明の構成とした。
【0016】
(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、底壁と枠壁からなる少なくとも凹部を有した積層セラミックの容器本体と、前記凹部内に密閉封入された水晶片と、前記容器本体に一体的に固着されて発振回路を集積化したICチップとを有する表面実装発振器において、前記底壁は前記凹部の外周から突出した外周平坦部を有し、前記外周平坦部上に前記ICチップを固着するとともに前記水晶片と電気的に接続した水晶検査端子を設けた構成とする。
【発明の効果】
【0017】
このような構成であれば、水晶片を収容する容器本体からICチップを切り離して平坦外周部に実装する。したがって、容器本体は、バンプを含めたICチップの厚みを考慮することなく、基本的には水晶片の厚みのみを考慮すればよいので、容器本体の高さを小さくできる。そして、ICチップは例えば樹脂モールドされて平坦外周部に固着されるので、容器本体に水晶片を密閉封入した水晶振動子の高さよりも小さくできる。
【0018】
また、水晶検査端子は外周平坦部上に形成されるので、容器本体の高さには関係なく、必要な大きさに形成できる。したがって、プローブの当接を容易にして水晶振動子の振動特性を確実に測定できる。
【0019】
(実施態様項)
本発明の請求項2では、請求項1において、前記外周平坦部上に固着されるICチップは発振回路とともに温度補償機構を集積化する。これにより、表面実装発振器を温度補償型に特定し、用途を明確にする。
【0020】
同請求項3では、請求項2において、前記外周平坦部上には前記温度補償機構へ温度補償データを書き込む書込端子が設けられる。この場合においても、書込端子の面積を大きくできて温度補償データの書き込みを確実にする。なお、電源端子等の実装端子のみから温度補償データを書き込む場合は不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
第1図は本発明の一実施形態を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はカバーを除く平面図である。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。
【0022】
温度補償発振器は積層セラミックからなる容器本体1にICチップ2と水晶片3とを搭載する。容器本体1は底壁1aと枠壁1bからなる凹部を有し、さらに、凹部の外周から底壁1bが突出した外周平坦部15を有する。この例では、外周平坦部15を含む底壁1aは少なくとも1層目1a1と2層目1a2との二層構造とする。
【0023】
容器本体1の凹部となる内底面には一対の水晶保持端子9(ab)を有し、外周平坦部15の表面(内底面)には水晶検査端子11(xy)及び回路端子14が形成される。回路端子14はICチップ2の各IC端子4に対応する。この例では、水晶検査端子11(xy)は容器本体1の凹部を形成する枠壁1bと、ICチップ2の固着される回路端子14との間に形成される。
【0024】
水晶保持端子9(xy)は回路端子14中の水晶端子14(xy)と電気的に接続する。水晶端子14(xy)はIC端子4の水晶端子4(xy)に対応する。さらに、水晶保持端子9(xy)は水晶検査端子11(xy)と電気的と接続する。これらは、電極貫通孔(スルーホールやビアホール)及び底壁の1層目1a1と2層目1a2との積層面を経た配線路16によって接続する。回路端子14中の電源、出力、アース及びAFC端子は底壁の4角部に設けられたこれらに対応する実装端子6に、図示しない配線路によって電気的に接続する。
【0025】
水晶片3は励振電極7(ab)から引出電極8(ab)の延出した一端部両側が水晶保持端子9(xy)に導電性接着剤10によって固着される。そして、容器本体(凹部)1の開口端面に設けた金属リング12にシーム溶接によって金属カバー13が接合され、水晶片3が密閉封入される。要するに、水晶片3のみを密閉封入した水晶振動子を形成する。
【0026】
そして、水晶片3の引出電極8(ab)が接続して水晶保持端子9(xy)と電気的に接続した水晶検査端子11に測定器からのプローブを当接して振動特性が測定される。なお、金属カバー13を接合する前に、水晶検査端子11にプローブを当接して振動周波数を測定しながらの、例えばイオンガンを用いて上面の励振電極7aを切削して、振動周波数を調整する。
【0027】
発振回路及び温度補償機構を少なくとも集積化したICチップ2は、水晶検査端子11による水晶振動子の振動特性の検査後に、回路機能面のIC端子4がバンプを用いた超音波熱圧着によって外周平坦部上に設けた回路端子14に固着される。そして、水晶検査端子11を含めてICチップ2が樹脂モールド17される。
【0028】
このような構成であれば、容器本体1の凹部には水晶片3のみを収容して水晶振動子を形成し、ICチップ2は底壁1aが突出した外周平坦部15に固着される。したがって、水晶振動子(容器本体1)はバンプ5を含めたICチップ2の厚みを考慮することなく、水晶片3の厚みのみを考慮すればよいので、水晶振動子(容器本体1)の高さを小さくできる。
【0029】
そして、ICチップ2は平坦外周部15に固着されるので、従来例における金属カバー13との間隔及び金属カバー13の厚みを考慮する必要がない。したがって樹脂モールド17厚みを加味しても、底壁1aを含めたICチップ2の高さは、容器本体1に水晶片3を密閉封入した水晶振動子よりも高さを小さくできる。
【0030】
ちなみに、振動周波数を26MHzとすると水晶片3の厚みは64μmとなる。そして、容器本体の底壁1aの厚みは強度の点から130μm、水晶片3との間隔を考慮しての金属リング12を含めた枠壁の厚みは200μm、金属カバー13の厚みは70μmとなる。したがって、水晶振動子の高さは400mmとなる。
【0031】
これに対し、ICチップ2の厚みは薄いもので120μm、バンプ5の厚みは40μm、樹脂モールド17の厚みは220μmとなる。したがって、底壁1aの厚みを含めてもICチップの高さは350μmとなる。このことから、温度補償発振器は水晶振動子の高さに依存して前述した0.4mmの高さになる。したがって、例えばSIMカ−ドの要求する0.5mm以下を満足する。
【0032】
また、水晶検査端子11は外周平坦部上に形成されるので、容器本体1の高さには関係なく、必要な大きさに形成できる。但し、温度補償発振器の平面外形は例えば既成規格の3.2×2.5mmとするので、水晶検査端子11は0.4×0.4mm程度の面積とする。したがって、プローブの当接を容易にして水晶振動子の振動特性を確実に測定できる。
【0033】
また、この例では、水晶検査端子11(xy)は凹部とICチップ2との間に形成する。したがって、ICチップ2と水晶検査端子11(xy)とを配置する際のクリアランスを考慮した場合、水晶検査端子11とICチップ2のクリアランスが共通となるので、小面積化にとって有利となる。
【0034】
(他の事項)
上記実施形態では回路端子14中の水晶端子14(xy)と水晶検査端子11(xy)とはそれぞれ別個に形成したが、例えば第2図に示したようにしてもよい。すなわち、例えばIC端子の水晶端子4(xy)を一辺の両端側とし、これに対応した回路端子14の水晶端子14(xy)の面積を大きくする。これにより、水晶端子14(xy)は水晶検査端子11(xy)として兼用できる。この場合、底壁1aの長さを短くでき、あるいはICチップ2を大きくできる点で、有利となる。
【0035】
また、外周平坦部15には水晶検査端子11(xy)のみならず、温度補償データの書込端子18を設けてもよい「第3図(a)」。なお、水晶検査端子11(xy)は凹部とICチップ2との間のみならず、外周辺側に設けることもできる「第3図(b)」。さらに、底壁1の一層目1a1のみを突出して外周平坦部15を設けることもできる。
【0036】
そして、金属カバー13はシーム溶接としたが、これ以外の電子ビームや共晶合金を用いた接合であっても基本的に適用できる。また、温度補償発振器として説明したが、温度補償を必要としない表面実装発振器であっても適用できることは勿論であり、その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜な変更は自在にできる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一実施形態を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はカバーを除く平面図である。
【図2】本発明の他の例を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はカバーを除く平面図である。
【図3】本発明のさらに他の例を説明する温度補償発振器のカバーを除く平面図である。
【図4】一従来例を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はICチップの平面図である。
【図5】従来例の他例を説明する温度補償発振器の図で、同図(a)は断面図、同図(b)はカバーを除く平面図である。
【符号の説明】
【0038】
1 容器本体、2 ICチップ、3 水晶片、4 IC端子、5 バンプ、6 実装端子、7 励振電極、8 引出電極、9 水晶保持端子、10 導電性接着剤、11 水晶検査端子、12 金属リング、13 金属カバー、14 回路端子、15 外周平坦部、16 配線路、17 樹脂モールド、18 書込端子。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
底壁と枠壁からなる少なくとも凹部を有した積層セラミックの容器本体と、前記凹部内に密閉封入された水晶片と、前記容器本体に一体的に固着されて発振回路を集積化したICチップとを有する表面実装発振器において、前記底壁は前記凹部の外周から突出した外周平坦部を有し、前記外周平坦部上に前記ICチップを固着するとともに前記水晶片と電気的に接続した水晶検査端子を設けたことを特徴とする表面実装発振器。
【請求項2】
請求項1において、前記外周平坦部上に固着されるICチップは発振回路とともに温度補償機構を集積化して温度補償型とした表面実装発振器。
【請求項3】
請求項2において、前記外周平坦部上には前記温度補償機構へ温度補償データを書き込む書込端子が設けられた表面実装発振器。

【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2009−188633(P2009−188633A)
【公開日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−25331(P2008−25331)
【出願日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【出願人】(000232483)日本電波工業株式会社 (1,148)
【Fターム(参考)】