(57)【要約】【課題】電源投入後の周波数変化を抑制することができる表面実装水晶発振器を提供する。【解決手段】本発明の表面実装水晶発振器は、容器本体１に形成された第１の凹部１３内に収納された水晶片３と、容器本体１の、第１の凹部１３と対向する側に形成された第２の凹部１４内に収納されたＩＣチップ２と、水晶片３とＩＣチップ２との間に位置する断熱層２０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体に形成された第１の凹部内に収納された水晶片と、
前記容器本体の、前記第１の凹部と対向する側に形成された第２の凹部内に収納された電子部品と、
前記水晶片と前記電子部品との間に位置する断熱層と、を有する表面実装水晶発振器。
【請求項２】
前記第１の凹部は、底壁層と、前記底壁層の一主面上の周辺部に配置された第１の枠壁層とにより構成され、
前記第２の凹部は、前記底壁層と、前記底壁層の一主面とは反対側の他主面上の周辺部に配置された第２の枠壁層とにより構成されている、請求項１に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項３】
前記底壁層内に前記断熱層を有し、前記水晶片が前記底壁層の前記一主面上に設けられた保持部材に保持されている、請求項２に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項４】
前記第１の枠壁層上に、前記第１の凹部の開口部を封止するように設けられた天井層を有し、前記水晶片が前記天井層に設けられた保持部材に保持されており、前記断熱層は、前記天井層に設けられた前記保持部材に保持された前記水晶片と前記底壁層の一主面との間に形成された空間である、請求項２に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項５】
前記底壁層内に、さらに前記断熱層を有する、請求項４に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項６】
前記底壁層内の前記断熱層は、前記底壁層内に形成された空洞である、請求項３または５に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項７】
前記底壁層内の前記断熱層は、前記底壁層の熱伝導率より低い熱伝導率の材質からなる、請求項３または５に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項８】
前記電子部品はＩＣチップである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の表面実装水晶発振器。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装用の水晶発振器（以下、「表面実装水晶発振器」と呼ぶ。）は、小型、軽量であることから、例えば携帯型の電子機器に、周波数や時間の基準源として内蔵される。
【０００３】
特許文献１には、積層セラミックからなる凹部を有する容器本体にＩＣチップを超音波熱圧着によって固着し、水晶片とともに一体化したタイプの表面実装水晶発振器が開示されている。
【０００４】
図４に表面実装水晶発振器の一従来例の断面図を示す。
【０００５】
表面実装発振器は、概ね、容器本体１０１、ＩＣチップ１０３及び水晶片１０３からなる。容器本体１０１は両主面に凹部を有する断面Ｈ構造とした積層セラミックからなり、平板状の底壁層１０１ａと開口部を有する枠壁層１０１ｂ、１０１ｃとを有する。底壁層１０１ａの一主面は凹部１１３の底面（図の上面側）となり、他主面は凹部１１４の底面（同下面側）となる。
【０００６】
底壁層１０１ａは、一方の凹部１１３の底面となる一主面の一端部両側に一対の保持端子１１２を有し、例えば両端側の中央部に設けられた電極貫通孔としてのビアホール１１１と不図示の配線路によって接続されている。
【０００７】
ビアホール１１１内にはタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）などの高融点金属ペーストが充填されている。また、配線路を含めた回路パターンは、所定のセラミックグリーンシートにタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）をシート表面に所定形状に印刷することにより形成される。このようなグリーンシートを積層・圧着した後、底壁層１０１ａ及び枠壁層１０１ｂ、１０１ｃを積層し、その後、一体的に焼成される。
【特許文献１】特開２００７−１５８９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
表面実装水晶発振器において、電源投入後の周波数変化は、より小さいことが望ましい。電源投入後の周波数変化を悪化させるのは、ＩＣチップの発熱によりＩＣチップの温度センサの感知する温度が水晶片の温度より高くなり、この温度差が時間とともに変化することが要因と考えられる。電源投入によりＩＣチップで生じた熱は中央層を介して伝熱される。電源投入によりＩＣチップで生じた熱が水晶片に伝わることで水晶片は急激な温度変化を起こし、これによりＩＣチップと水晶片の温度差が変化し、周波数が変化する。
【０００９】
そこで、本発明は、電源投入後の周波数変化を抑制することができる表面実装水晶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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明の表面実装水晶発振器は、容器本体に形成された第１の凹部内に収納された水晶片と、容器本体の、第１の凹部と対向する側に形成された第２の凹部内に収納された電子部品と、水晶片と電子部品との間に位置する断熱層と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面実装水晶発振器の電源投入後の周波数変化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本実施形態のＨ型構造を有する表面実装水晶発振器の一例の断面図を示す。
【００１３】
本実施形態の表面実装水晶発振器は、容器本体１にＩＣチップ２及び水晶片３を収容して一体化してなる。
【００１４】
容器本体１は底壁層１ａ、第１の枠壁層１ｂ1及び第２の枠壁層１ｂ2との積層セラミックからなり、Ｈ型構造となっている。底壁層１ａの一主面１ａ1は第１の凹部１３の底面（図の上面側）となり、他主面１ａ2は第２の凹部１４の底面（同下面側）となる。すなわち、第２の凹部１４は、容器本体１の第１の凹部１３に対向した位置に形成されている。第１の凹部１３は、底壁層１ａと、底壁層１ａの一主面１ａ1上の周辺部に配置された第１の枠壁層１ｂ1とにより構成されている。また、第２の凹部１４は、底壁層１ａと、底壁層１ａの一主面１ａ1とは反対側の他主面１ａ2上の周辺部に配置された第２の枠壁層１ｂ2とにより構成されている。
【００１５】
第１の凹部１３内には水晶片３が収納され、第２の凹部１４内にはＩＣチップ２が収納されている。Ｈ型構造とは、底壁層１ａの一主面１ａ1に第１の枠壁層１ｂ1を設け、かつ他主面１ａ2に第２の枠壁層１ｂ2を設け、第１の凹部１３と第２の凹部１４とが対向して配置されることで容器本体１の断面形状がＨ字形状となった構造をいう。
【００１６】
底壁層１ａは、第１の凹部１３の底面となる一主面１ａ1の一端部両側に一対の保持端子１２を有する。保持端子１２は、底壁層１ａ内に形成されたビアホール１１と不図示の配線路によって接続されている。ビアホール１１内にはタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）などの高融点金属ペーストが充填されている。また、配線路を含めた回路パターンは、所定のセラミックグリーンシートにタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）をシート表面に所定形状に印刷することにより形成される。このようなグリーンシートを積層・圧着した後、底壁層１ａ、第１の枠壁層１ｂ1、及び第２の枠壁層１ｂ2を積層し、その後、一体的に焼成される。
【００１７】
また、底壁層１ａ内には、ＩＣチップ２で発生した熱が水晶片３に伝わるのを防止するための断熱層２０が形成されている。断熱層２０は空洞であってもよいし、あるいは、底壁層１ａを構成するセラミックよりも熱伝導率の低い部材を断熱材として封入してもよい。断熱層２０が空洞の場合、空気が断熱材として機能する。
【００１８】
水晶片３が収納された第１の凹部１３を形成する第１の枠壁層１ｂ1の上面には溶接用の金属リング１７が設けられている。第１の凹部１３の開口部１３ａは、例えばシーム溶接によって金属リング１７に対して金属カバー１０が接合されることで密封される。金属カバー１０と金属リング１７との接合には、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ等の共晶合金を用いることができる。金属カバー１０は、コバール（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／コバルト（Ｃｏ）合金）製のものを用いてもよい。
【００１９】
シリコンを主材料とするＩＣチップ２は、少なくとも発振回路を集積化しており、また、水晶片３の温度特性に対して温度補償を行うための温度補償機構を有する。この温度補償機構は、ＩＣチップ２と水晶片３とが熱的に平衡な状態にて適切な温度補償が行えるように設定されている。ＩＣチップ２は、超音波熱圧着によって底壁層１ａの他主面１ａ2に形成された回路端子６に位置決めして固着される。ＩＣチップ２の一主面２ａにはバンプ７が設けられており、ＩＣチップ２の他主面２ｂ側から超音波による振動を加えながら加熱して回路端子６に圧着される。
【００２０】
ＩＣチップ２が搭載された側の第２の枠壁層１ｂ2上、すなわち、容器本体１の外底面の四角部には実装端子９が形成されている。
【００２１】
次に、本発明の表面実装水晶発振器における断熱層２０の機能について説明する。
【００２２】
表面実装水晶発振器は、電源を投入することでＩＣチップ２が駆動され、これによりＩＣチップ２が発熱する。この熱が水晶片３に熱が伝わると、周波数変動を起こすこととなる。しかしながら、本実施形態の場合、水晶片３とＩＣチップ２との間には断熱層２０が存在する。このため、底壁層１ａ内を伝わってきたＩＣチップ２からの熱は、断熱層２０により断熱されることとなり、水晶片３側に熱が伝わるのが抑制される。このような機能を有する断熱層２０を備えていることで本発明の表面実装水晶発振器は、電源投入後の周波数変動を抑制することができる。
【００２３】
次に、図２に本発明の表面実装水晶発振器の他の実施形態を示す。
【００２４】
図１では、表面実装水晶発振器は、断熱層２０が底壁層１ａ内に形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１では、表面実装水晶発振器は、断熱層２０が底壁層１ａ内に形成されている例を示した。これに対して、図２に示す表面実装水晶発振器は、底壁層１ａ内に断熱層を形成するのではなく、第１の凹部１３内の空間を断熱層２０ａとして用いている。
【００２５】
また、図１に示す表面実装水晶発振器では、第１の枠壁層１ｂ1の上面に金属リング１７が設けられ、第１の凹部１３の開口部１３ａは、金属カバー１０が接合されることで密封されていた。また、水晶片３を保持する保持端子１２は、第１の凹部１３の底面となる一主面１ａ1上に設けられていた。これに対して、図２に示す表面実装水晶発振器は、セラミックからなる天井層１ｃが第１の凹部１３の開口部１３ａを封止している。そして、この天井層１ｃの内側面１ｃ1に保持端子１２が設けられ、この保持端子１２に水晶片３が保持されている。すなわち、図１に示す表面実装水晶発振器では水晶片３が第１の凹部１３の底面に設けられていたのに対し、図２に示す表面実装水晶発振器では水晶片３が第１の凹部１３の天井面に設けられている。このため、図２に示す表面実装水晶発振器は、第１の凹部１３の底面となる一主面１ａ1と水晶片３との間に空間が形成されることとなり、この空間を断熱層２０ａとして用いている。
【００２６】
なお、ＩＣチップ２と、天井層１ｃの水晶片３との電気的な接続は以下の構成により実現される。
【００２７】
天井層１ｃ内にはビアホール１１ａが形成されている。また、天井層１ｃの、第１の枠壁層１ｂ1に対して接合する面には接続部１ｃ2が形成されている。天井層１ｃ内のビアホール１１ａは、接続部１ｃ2に電気的に接続されているとともに保持端子１２にも電気的に接続されている。
【００２８】
第１の枠壁層１ｂ1内にもビアホール１１ｂが形成されている。また、第１の枠壁層１ｂ1の、天井層１ｃに対して接合する面には接続部１ｂ2が形成されている。第１の枠壁層１ｂ1内のビアホール１１ｂは、接続部１ｂ2に電気的に接続されているとともに底壁層１ａ内の配線路に電気的にも接続されている。
【００２９】
以上の構成を有する天井層１ｃが第１の枠壁層１ｂ1上に接合されることで、天井層１ｃの接続部１ｃ2と第１の枠壁層１ｂ1の接続部１ｂ2とが電気的に接続される。これにより、ＩＣチップ２と水晶片３とが電気的に接続されることとなる。
【００３０】
なお、本発明の表面実装水晶発振器は、図１に示した断熱層２０が底壁層１ａ内に形成されている構成と、図２に示した天井層１ｃに水晶片３を配置して第１の凹部１３内の空間を断熱層２０ａとして用いる構成とを組み合わせた構成としてもよい。このような構成の本発明の表面実装水晶発振器を図３に示す。
【００３１】
また、本明細書においては、表面実装水晶発振器に実装される平板状の電子部品としてＩＣチップを一例に挙げた。しかしながら、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、駆動により発熱するＩＣチップ以外の電子部品にも適用可能である。
【００３２】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面実装水晶発振器の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る表面実装水晶発振器の断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る表面実装水晶発振器の断面図である。
【図４】表面実装水晶発振器の一従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    容器本体
１ａ    底壁層
１ａ1    一主面
１ａ2    他主面
１ｂ1    第１の枠壁層
１ｂ2    第２の枠壁層
１ｂ2    接続部
１ｃ    天井層
１ｃ1    内側面
１ｃ2    接続部
２    チップ
２ａ    一主面
２ｂ    他主面
３    水晶片
６    回路端子
７    バンプ
９    実装端子
１０    金属カバー
１１、１１ａ、１１ｂ    ビアホール
１２    保持端子
１３    第１の凹部
１３ａ    開口部
１４    第２の凹部
１７    金属リング
２０、２０ａ    断熱層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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