(57)【要約】      （修正有）【課題】水晶振動子の検査端子の配置に起因する容器本体の機械的脆弱性を回避し、水晶振動子の検査作業を安定化した表面実装型の低背水晶発振器を提供する。【解決手段】低背発振器１００は、積層セラミックスシートで構成される底壁１ａ,１ｂ，１ｃと枠壁１ｄからなる容器本体１の凹部９に水晶振動子２とＩＣチップ３を並列に並べて収容し、水晶振動子の搭載空間を構成する底壁はＩＣチップの搭載空間よりも厚く形成され、水晶振動子は、底壁１ｃの表面に設けた一対の水晶端子１１に導電性接着剤５で固定されており、実装面側の底壁1ｂには、検査端子１４を設けるための検査端子用凹部１６が形成され、検査端子用凹部に露呈した実装面側の底壁１aには検査端子が設けられ、水晶端子は底壁に設けたビアホール１３を埋める電極柱を通して検査端子に接続され、検査端子用凹部は熱硬化性保護樹脂１５で埋められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなる平面視矩形を有する底壁と枠壁との積層で形成される凹部を有する容器本体と、前記凹部に収容された水晶振動子と、前記凹部の底面に前記水晶振動子と並列に搭載され、当該水晶振動子と共に発振回路を構成する回路等を集積したＩＣチップと、前記凹部を密閉すると共に前記水晶振動子を外部電磁界から遮蔽する金属カバーと、前記容器本体を形成する前記底壁の前記金属カバーとは反対面である実装面に設けられた複数の実装端子を具備する表面実装型の低背水晶発振器であって、
前記水晶振動子を搭載する水晶端子を設けた水晶振動子の搭載空間の厚みは、前記ＩＣチップの搭載空間の厚みより小さく、
前記容器本体の底壁の実装面は平面で、前記水晶振動子の搭載空間の領域の厚みが、少なくとも前記ＩＣチップの搭載空間の領域での厚みとの差よりも前記金属カバー側の空間に侵入するごとく厚くされており、
前記実装面の一部に、当該実装面から凹陥した検査端子用凹部を有して前記端子用凹部内に前記水晶振動子の検査端子が設けられており、
前記端子用凹部に熱硬化樹脂が充填・硬化されていることを特徴とする表面実装型の低背水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記水晶振動子の検査端子と前記水晶端子は、前記底壁を貫通するビアホールで電気的に接続されていることを特徴とする表面実装型の低背水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、
前記ＩＣチップは温度補償回路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面実装型の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型の水晶発振器に係り、特に水晶振動子と、この水晶振動子と共に発振回路等を構成するＩＣチップを容器本体の凹部に並列に収容した表面実装型の低背水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型の水晶発振器（以下、表面実装発振器とも称する）は小型・軽量であることから、例えば携帯電話で代表される携帯型の電子機器における周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、容器本体の凹部に水晶振動子とＩＣチップを並列に収容してより低背化を図った表面実装発振器がある。ＩＣチップには、水晶振動子と共に発振器を構成する発振回路や出力回路、発振器の形式によっては温度補償回路や温度制御回路などが集積される。
【０００３】
このような水晶発振器の製造においては、容器本体に設けた凹部に水晶振動子とＩＣチップを搭載した後、容器本体の凹部を金属カバーにて密閉する。金属カバーは、水晶振動子を外部の温度、湿度の周囲条件の変動、塵埃侵入等を防止すると共に、外部の電磁波から遮蔽して発振周波数の変化を回避する。
【０００４】
水晶発振器の製造では、容器本体に設けた凹部に水晶振動子とＩＣチップを搭載し、凹部を金属カバーにて密閉後、水晶振動子の振動特性を測定する工程がある。この測定工程をパスしたものを製品として出荷する。
【０００５】
図４は、従来の表面実装型の低背水晶発振器の一構造例の説明図である。この低背水晶発振器１００は、平面視が略矩形で平箱形の外形を成す。なお、図４（a）は容器本体の縦断面図、図４（ｂ）は全体形状を説明する斜視図、図４（ｃ）は実装端子側からみた底面図である。この例の容器本体１は、平面視が矩形状をなす二枚の底壁層１a,１ｂと枠壁層１ｄの積層で凹部９を形成している。なお、底壁層と枠壁層の積層数は一例であり、図示したものに限定されるものではない。
【０００６】
凹部９の内底面には、配線パターン（図示せず）に形成された水晶端子１１、電極パッド１０を具備している。水晶端子１１には水晶振動子２が搭載され、電極パッド１０にはＩＣチップ３が搭載されている。水晶振動子２は、水晶片（水晶ブランク）の両面に金属の蒸着等で形成された励振電極を有し、これらの励振電極のそれぞれから水晶片の一端に延長した電極を導電性接着剤５で水晶端子１１に固定して水晶振動子２としている。ＩＣチップ３は、その出力端子である複数のバンプ８を凹部９の底面の対応位置に配置された電極パッド１０に半田を用いた加熱溶着あるいは超音波加圧溶着で搭載されている。
【０００７】
容器本体１の凹部９に水晶振動子２とＩＣチップ３を搭載後、当該凹部を金属カバー７で密閉する。金属カバー７の密閉は、凹部９の開口端面すなわち凹部９を形成する枠壁１ｄの端面に有する金属リング６に金属カバー７を圧着溶接して行われる。なお、金属リング６の下層（凹部９の開口端面）には高融点金属（タングステン、モリブデンなど）のメタライズ層を設けておく（図示せず）。
【０００８】
底壁１ｂの背面（露出面）には平面実装用の端子（以下、単に実装端子とも称する）４を複数（ここでは４個：４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）有する。ＩＣチップ３と実装端子４との電気的接続はセラミックスシートに設けた内装導体パターンあるいはビアホール（図示せず）を通して、もしくは容器本体１の側壁面に設けた切り欠き（キャスタレーション）に形成した接続導体を通して行われる。図示の例では、底壁層の４角部に設けた角部切欠き（角部キャスタレーション）１７に形成した接続導体１８を用いている。
【０００９】
容器本体の凹部９を金属カバー７で密閉した後、水晶振動子２の振動特性を測定する。図４に示した従来例の水晶発振器では、容器本体１の側面の切り欠き１２を設けた検査端子１４に検査装置の探針（プローブ）を当てて測定を行う。プローブを当てるこの検査端子１４は、容器本体１の側壁に設けた側面切り欠き（サイドキャスタレーション）１２にメッキ等で形成され、水晶端子１１に電気的に接続されている。振動特性の測定は、この検査端子１４のそれぞれに枠壁の１ｄの横方向からプローブを押し当てて行う（特許文献１参照）。
【００１０】
また、図５は、従来の表面実装型の低背水晶発振器の他の構造例の説明図である。図５に示した他の従来例の水晶発振器では、その水晶振動子２の検査端子１４を底壁層に設けている。水晶振動子２の水晶端子１１とは底壁層を貫通するビアホール１３で接続している。ビアホール１３には電極柱が埋設されている。なお、底壁層には、上記検査端子１４の設置面と同じ面に表面実装端子４が設けられているため、検査端子部分の底壁の一部を除去して凹陥部を設け、その底面に検査端子１４のための導体層を設けている。この場合のプローブは水晶発振器の底面方向から弾圧させて接触させる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１４１８７５号公報
【特許文献２】特開平０８−３０７１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図４に示した前者の従来技術では、検査端子を水晶発振器の容器本体に対して横方向両側からプローブを弾圧して当接させるものであることから、安定した測定は難しく、正確な検査結果を得ることが難しい。また、図５に示した後者の従来技術では、検査端子を設ける底壁の一部に凹陥部を設けているため、底壁の強度が低下し、プローブの当接で底壁層にクラックなどのダメージが発生すると共に、容器本体全体の脆弱性を招く。これは、特に、本発明に係るような水晶振動子とＩＣチップを並列に配置した低背ではあるが平面方向の広がりが大きい水晶発振器などにおいて顕著となる。
【００１３】
この種の低背水晶発振器の用途には、ディスクリート部品として回路基板に実装するだけでなく、出荷後に客先において他の部品とモールドし、複合部品として用いられる場合もある。又、周辺部品保護のため、アンダーフィル樹脂を塗布する場合もある。単に底壁に凹陥部を設けて検査端子を配置した従来構造のままでは、これらの樹脂を介し、水晶端子間の容量が変化し、発振周波数がずれることがある。
【００１４】
本発明の目的は、水晶振動子の検査端子の配置に起因する容器本体の機械的脆弱性を回避し、製造時における水晶振動子の検査作業を安定化すると共に、使用環境によって発振周波数に変化を招かない高信頼性の表面実装型の低背水晶発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明に係る表面実装型の低背水晶発振器は、セラミックスからなる平面視矩形を有する底壁と枠壁との積層で形成される凹部を有する容器本体と、前記凹部に収容された水晶振動子と、前記凹部の底面に前記水晶振動子と並列に搭載され、当該水晶振動子と共に発振回路を構成する回路等を集積したＩＣチップを有する。
【００１６】
（２）前記凹部を密閉すると共に前記水晶振動子を外部電磁界から遮蔽する金属カバーと、前記容器本体を形成する前記底壁の前記金属カバーとは反対面である実装面に設けられた複数の実装端子を具備する。
【００１７】
（３）前記水晶振動子を搭載する水晶端子を設けた水晶振動子の搭載空間の厚みは、前記ＩＣチップの搭載空間の厚みより小さい。
【００１８】
（４）前記容器本体の底壁の実装面は平面で、前記水晶振動子の搭載空間の領域の厚みが、少なくとも前記ＩＣチップの搭載空間の領域での厚みとの差よりも前記金属カバー側の空間の厚みを小さくするごとく厚くされている。
【００１９】
（５）前記実装面の一部に、当該実装面から凹陥した検査端子用凹部を有して前記端子用凹部内に前記水晶振動子の検査端子が設けられている。
【００２０】
（６）前記端子用凹部に熱硬化樹脂が充填・硬化されている。
【００２１】
（７）前記水晶振動子の検査端子と前記水晶端子は、前記底壁を貫通するビアホールで電気的に接続されている。
【００２２】
（８）前記ＩＣチップは、発振回路に加えて温度補償回路を集積したものを用いることができる。
【００２３】
（９）なお、前記ＩＣチップとしては、温度制御回路など、既知の水晶発振器を構成する各種の付帯回路を集積したものとすることもできる。
【００２４】
（１０）本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２５】
上記の構成とした本発明に係る表面実装水晶発振器によれば、水晶振動子の検査端子の配置に起因する容器本体の機械的脆弱性が回避され、製造時における水晶振動子の検査作業の安定化が可能となり、使用環境によって発振周波数に変化を招かない高信頼性の表面実装型の低背水晶発振器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る表面実装型の低背水晶発振器の一実施例の構造を説明する縦断面図である。
【図２】本発明に係る表面実装型の低背水晶発振器の一実施例の構造を説明する容器本体に有する凹部の平面図である。
【図３】本発明に係る表面実装型の低背水晶発振器の一実施例の構造を説明する容器本体の実装面の平面図である。
【図４】従来の表面実装型の低背水晶発振器の一構造例の説明図である。
【図５】従来の表面実装型の低背水晶発振器の他の構造例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照した実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明に係る表面実装型の低背発振器の一実施例の構造を説明する縦断面図である。また、図２は、図１の容器本体に有する凹部の平面図である。また、図３は、図１の水晶発振器を適用機器の回路基板などに実装する実装端子が設けられた実装面の平面図である。以下では、表面実装型の低背発振器を単に低背発振器とも称する。本実施例の低背発振器１００は、平面視矩形状とした積層セラミックスシート（グリーンシート）で構成される底壁１ａ,１ｂ，１ｃと枠壁１ｄからなる容器本体１に、水晶振動子２とＩＣチップ３を並列に並べて収容してなる。なお、底壁や枠壁の上記積層数は一例である。
【００２９】
容器本体１は、前記した従来例と同様の積層セラミックスシートで形成した底壁に枠壁を積層して形成した凹部９を有し、この凹部９に水晶振動子搭載領域ＡＲ１とＩＣチップ搭載領域ＡＲ２とを並列に設け、水晶振動子２とＩＣチップ３を横並びに収容する。本実施例では、容器本体１の凹部９を底壁１ａ,１ｂからなる底壁の水晶振動子搭載領域ＡＲ１にさらに底壁１ｃを追加して水晶振動子２の搭載空間を底上げして水晶振動子搭載領域ＡＲ１の強度をアップすると共に、当該水晶振動子２の搭載空間の高さをＩＣチップの搭載空間よりも小さくする。
【００３０】
すなわち、水晶振動子２の搭載空間を構成する底壁はＩＣチップ３の搭載空間よりも厚く形成されている。水晶振動子２は、底壁１ｃの表面に設けた一対の水晶端子１１に導電性接着剤５で固定されている。実装面側の底壁１ｂには、検査端子を設けるための検査端子用凹部１６が形成されている。検査端子用凹部１６に露呈した実装面側の底壁１aには検査端子１４が設けられている。水晶端子１１は底壁に設けたビアホール１３を埋める電極柱１３ａを通して検査端子１４に接続されている。
【００３１】
検査端子用凹部１６は、検査端子１４に水晶振動子２の振動特性測定装置のプローブを用いて検査・測定作業を行った後、エポキシ樹脂を好適とする熱硬化性保護樹脂１５で埋め、底壁の機械的強度確保と測定端子１４が露出したままでは起こりうる実装後の周波数変動が抑制される。熱硬化性保護樹脂１５は、実装時のリフローでの加熱で完全硬化される。
【００３２】
容器本体１は、セラミックスシートの積層体を焼成して形成される。実装端子４（４ａ,4ｂ,4ｃ,4ｄ）は底壁１ｂの各角部に金属（タングステン：Ｗやモリブデン：Ｍoなどの高融点金属）を焼結したメタライズ層を形成後、電界メッキ等によってニッケル（Ｎi）膜と金（Ａu）膜を順次にメッキして形成される。
【００３３】
なお、水晶振動子２は、水晶片（水晶ブランク）の両主面に形成した励振電極を、例えばその一端部両側に引出電極を延出し、容器本体１の凹部９の底面に形成した水晶端子１１に固定される。この固定には、例えばエポキシ樹脂に銀粒子などの導電性フィラーを混入した導電性接着剤５を用いる。金属カバー７は、枠壁１ｄの開口端面に設けた金属リング６にシーム溶接によって金属カバー７を接合して密閉封入する。なお、図示していないが、開口端面の金属リング６の下地に高融点金属のメタライズ層が形成されている。このような構造は前記した従来のものと同様である。
【００３４】
また、ＩＣチップ３と凹部９領域ＡＲ２との間を埋めて、所謂アンダーフィルと称する樹脂が充填することもできる。この樹脂をＩＣチップ３の背面（金属カバー７側の面）にも保護樹脂として塗布することできる。また、この背面の樹脂に替えて、ＩＣチップ３の背面に予め保護樹脂フィルムを設けておくこともできる。
【００３５】
本実施例の構成としたことにより、水晶振動子の検査端子を底壁に配置したことによる容器本体の機械的脆弱性が回避される。また、検査端子が底壁に設けたことで、水晶振動子の検査作業が容易になり、安定かつ正確な検査が可能となる。さらに、使用環境によって発振周波数に変化を招かない高信頼性の表面実装型の低背水晶発振器が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、上記実施例で説明した低背水晶発振器に限るものではなく、同様の構造を有する圧電部品、ＭＥＭＳ、その他の平面実装用の微小電子部品にも適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・容器本体、２・・水晶振動子、３・・ＩＣチップ、４・・実装端子、５・・導電性接着剤、６・・金属リング、７・・金属カバー（蓋体）、８・・バンプ、９・・凹部、１０・・電極パッド、１１・・水晶端子、１２・・側面切り欠き、１３・・ビアホール、１３ａ・・電極柱、１４・・検査端子、１５・・保護樹脂、１６・・検査端子用凹部、１７・・角部切り欠き、１８・・接続導体、１００・・表面実装型の低背発振器。
【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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