(57)【要約】【課題】電源投入直後の周波数変動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、第１の凹部１３の底面である一主面Ａ1上に形成された熱伝導層２０と、容器本体１の外面に形成され、ＩＣチップ２に電気的に接続された実装端子９と、実装端子９と熱伝導層２０とを接続する、熱伝導性を有する接続部２０ａ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、前記第１の凹部の内壁面上に形成された熱伝導層と、
前記容器本体の外面に形成され、前記電子部品に電気的に接続された実装端子と、
前記実装端子と前記熱伝導層とを接続する、熱伝導性を有する接続部と、を有する表面実装水晶発振器。
【請求項２】
前記接続部は、接地された前記実装端子に接続されている、請求項１に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項３】
前記第１の凹部の開口部を封止する金属カバーを有し、前記接続部は前記金属カバーに接続されている、請求項１または２に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項４】
前記水晶片と前記電子部品とを電気的に接続する配線層を有し、前記熱伝導層を構成する材質の熱伝導率は、前記配線層を構成する材質の熱伝導率よりも高い、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項５】
前記配線層はタングステンまたはモリブデンを含む材質からなり、前記熱伝導層の材質は金である請求項４に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項６】
前記熱伝導層及び前記接続部は、金メッキからなる、請求項５に記載の表面実装水晶発振器。
【請求項７】
前記電子部品はＩＣチップである、請求項１ないし６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、水晶片１０２及びＩＣチップ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、平板状の中央層１０１ａと開口部を有する上下枠層１０１ｂ、１０１ｃとを有する。中央層１０１ａは一層目Ａと二層目Ｂとを積層してなり、一層目Ａの一主面は凹部１１３の底面（図の上面側）となり、二層目Ｂの他主面は凹部１１４の底面（同下面側）となる。
【０００６】
中央層１０１ａの一層目Ａは、一方の凹部底面となる一主面の一端部両側に一対の水晶保持端子１０８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と配線路１０６によって接続されている。また、中央層の二層目Ｂには、配線路１０９に接続されたビアホール１１１ｂが形成されている。
【０００７】
ビアホール１１１ａ、１１１ｂ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１０６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、中央層１０１ａ及び上下枠１０１ｂ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、より小さい事が望ましい。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要理高くなり、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】
これに対して、電源投入直後にＩＣチップで生じた熱を水晶片に伝えないようにするため、ＩＣチップと水晶片との間に形成されている配線路を用いることが考えられる。すなわち、配線路の一部を表面実装水晶発振器の外部まで延出させ、この延出した配線路を熱放出用の伝熱路として用いることで電源投入直後の周波数変動を回避することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、配線路を構成するタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）はその熱伝導率がそれぞれ１７７［Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1］、１３９［Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1］程度であるため、電源投入直後の周波数変動を回避することができるほどの放熱は期待できない。
【００１１】
そこで、本発明は、電源投入直後の周波数変動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】
【００１２】
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、第１の凹部の内壁面上に形成された熱伝導層と、容器本体の外面に形成され、電子部品に電気的に接続された実装端子と、実装端子と熱伝導層とを接続する、熱伝導性を有する接続部と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源投入直後の周波数変動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】
【００１４】
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、図２に図１に示す表面実装水晶発振器の金属カバーを外した状態の平面図を示す。
【００１５】
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。
【００１６】
容器本体１は底壁層１ａと枠壁層１ｂ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は一層目Ａと二層目Ｂとを積層してなり、一層目Ａの一主面Ａ1は第１の凹部１３の底面（図の上面側）となり、二層目Ｂの他主面Ｂ1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Ａ1及び他主面Ｂ1に枠壁層１ｂを設けて第１及び第２の凹部１３、１４を形成することで容器本体１の断面形状がＨ字形状となった構造をいう。
【００１７】
底壁層１ａの一層目Ａは、第１の凹部１３の底面となる一主面Ａ1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、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１１ａと配線路１５によって接続されている。また、第１の凹部１３の底面となる一主面Ａ1上には、熱伝導層２０が形成されている。すなわち、熱伝導層２０は、水晶片３とＩＣチップ２との間に位置する、第１の凹部１３の内壁面上に形成されていることとなる。なお、熱伝導層２０の詳細については後述する。
【００１８】
中央層の二層目Ｂには、配線路１５に接続されたビアホール１１ｂが形成されている。
【００１９】
ビアホール１１ａ、１１ｂ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１５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及び枠壁層１ｂを積層し、その後、一体的に焼成される。
【００２０】
水晶片３が収納された第１の凹部１３を形成する枠壁層１ｂ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。
【００２１】
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Ｂ1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圧着される。なお、一主面２ａは第２の凹部１４の底面１４ａに対面する面であり、他主面２ｂよりも水晶片３に近い位置にある。一方、他主面２ｂは、底面１４ａに対面する面とは反対側の面であり、一主面２ａよりも水晶片３から遠い位置にある。
【００２２】
ＩＣチップ２が搭載された側の枠壁層１ｂ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。四角部の実装端子９は、それぞれアースに接続された実装端子（ＧＮＤ）９と、電源に接続された実装端子（Ｖｃｃ）９と、出力端子である実装端子（Ｖｏｕｔ）９と、周波数制御端子である実装端子（Ｖｃｏｎｔ）９である。
【００２３】
熱伝導層２０は、底壁層１ａ内を伝わってきたＩＣチップ２からの熱が水晶片３側に伝わるのを抑制するためのものである。すなわち、熱伝導層２０は、熱を一主面Ａ1に平行な方向に拡散させることで水晶片３への伝熱を抑制することができる。熱伝導層２０は少なくとも配線路１５を構成するタングステン（Ｗ）やモリブテン（Ｍｏ）よりも熱伝導率の高い材質により形成するのが好ましい。タングステンの熱伝導率は１７７［Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1］であり、モリブデンの熱伝導率は１３９［Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1］である。金の熱伝導率は３１９［Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1］であるので、例えば、熱伝導層２０を金メッキで構成してもよい。なお、熱伝導層２０は、保持端子１２とは電気的に接続されていない。また、熱伝導層２０は、実装端子（ＧＮＤ）９に電気的に接続された、熱伝導性を有する接続部２０ａを備えている。この接続部２０ａも熱伝導層２０と同様に配線路１５を構成する材質よりも熱伝導率の高い材質により形成するのが好ましく、例えば金メッキで構成してもよい。この他、熱伝導層２０及び接続部２０ａは金以外のメッキで形成してもよいし、熱伝導層２０と接続部２０ａとは異なる材質からなるものであってもよい。上述したように熱伝導層２０は実装端子（ＧＮＤ）９に接続されているため、配線路１５と熱伝導層２０との間で浮遊容量が生じるのを抑制することができる。本実施形態の場合、接続部２０ａが容器本体１の外壁部分に形成されて実装端子（ＧＮＤ）９に接続されている例を示しているが、接続部２０ａはこのような形態に限定されるものではない。例えば、枠壁層１ｂ内にビアホールにより形成し、このビアホール内に接続部２０ａを形成するものであってもよい。
【００２４】
熱伝導層２０の面積については特に制限はないが、第１の凹部１３の底面となる一主面Ａ1内にできるだけ広く形成するのが好ましく、ＩＣチップ２の一主面２ａの面積、あるいは他主面２ｂの面積よりも広いと、より好ましい。また、熱伝導層２０の厚みについても特に制限はないが、熱を一主面Ａ1に平行な方向に拡散させるため、可能な限り厚く形成するのが好ましい。なお、一主面Ａ1上に形成された熱伝導層２０の厚みと接続部２０ａの厚みとは異なるものであってもよい。
【００２５】
また、熱伝導層２０は図３に示すように、実装端子（ＧＮＤ）９に対して電気的に接続するための接続部２０ａのほか、金属カバー１０あるいは金属リング１７に対して電気的に接続するための接続部２０ｂを有するものであってもよい。
【００２６】
次に、本発明の表面実装水晶発振器における熱伝導層２０の機能について説明する。
【００２７】
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、水晶片３の温度が急激に変化し、電源投入直後の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が収納された第１の凹部１３の底面となる一主面Ａ1上には、熱伝導層２０が形成されている。すなわち、水晶片３とＩＣチップ２との間に熱伝導層２０が形成されている。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、熱伝導層２０に達すると一主面Ａ1に平行な方向に拡散させられることとなり、水晶片３側に熱が伝わるのが抑制される。さらに、熱伝導層２０に伝わった熱は、接続部２０ａ、２０ｂを伝わって実装端子９や金属カバー１０から外部に放熱される。このような機能を有する熱伝導層２０を備えていることで本発明の表面実装水晶発振器は、電源投入直後の周波数変動を抑制することができる。
【００２８】
なお、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。
【００２９】
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】
【００３０】
【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】図１に示す表面実装水晶発振器の金属カバーを外した状態の平面図である。
【図３】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】
【００３１】
１    容器本体
１ａ    底壁層
１ｂ    枠壁層
２    ＩＣチップ
２ａ    一主面
２ｂ    他主面
３    水晶片
６    回路端子
７    バンプ
８    導電性接着剤
９    実装端子
１０    金属カバー
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
１４ａ    底面
１５    配線路
１７    金属リング
２０    熱伝導層
２０ａ、２０ｂ    接続部
２２    メッキ層
Ａ    一層目
Ａ1    一主面
Ｂ    二層目
Ｂ1    他主面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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