(57)【要約】 【課題】       本発明の目的は、実装回路基板側に急激な熱変動が生じた場合でも正確な温度補償が可能な水晶発振器、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】      絶縁性基体表主面の第１の空間部を囲う凹形状の第１の容器内の絶縁性基体の表主面上には発振回路が組まれた集積回路素子が搭載され、絶縁性基体の第１の空間部上面に形成された第２の空間部を囲う凹形状の第２の容器内には集積回路素子に接続電極部を通じ電気的に接続される水晶振動素子が収容され、第１の容器と第２の容器は接続電極部を介し接合され、第２の容器開口上縁部に蓋体が載置され気密封止される水晶発振器において、第１の容器底面の電極端子に掛からず、水晶発振器の底面、及びその第１の容器と第２の容器１側面に掛け密着しその鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子より薄い金属薄板が嵌合された水晶発振器及びその製法で課題を解決する。【選択図】  図１
2008092203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基体の表主面に設けられた第１の空間部を囲う凹形状をした第１の容器内の該絶縁性基体の表主面上には発振回路が組み込まれた集積回路素子が搭載されており、該絶縁性基体の該第１の空間部上面に形成された第２の空間部を囲う同じく凹形状の第２の容器内には該集積回路素子に接続電極部を通じて電気的に接続される水晶振動素子が収容されており、該第１の容器と該第２の容器は該接続電極部を介して接合されており、該第２の容器の開口上縁部に蓋体が載置され気密封止される水晶発振器において、
該第１の容器底面の電極端子には掛からず、該水晶発振器の該底面、及び該水晶発振器の該第１の容器と該第２の容器の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の、熱伝導率が良く該電極端子よりも薄い金属薄板が嵌合されたことを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
該水晶発振器に嵌合された該金属薄板の鉛直方向高さは該第１の容器高さよりも高く該水晶発振器高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
該水晶発振器に嵌合された該金属薄板は、その少なくともひとつの鉛直方向断面が該水晶発振器の長辺方向、及び/または、短辺方向で略コの字状となるように装着されたことを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項４】
該金属薄板が銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）から成ることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項５】
絶縁性基体の表主面に設けられた第１の空間部を囲う凹形状をした第１の容器内の該絶縁性基体の表主面上に発振回路が組み込まれた集積回路素子を搭載し、該絶縁性基体の該第１の空間部上面に形成された第２の空間部を囲う同じく凹形状の第２の容器内に該集積回路素子に接続電極部を通じて電気的に接続される水晶振動素子を収容し、該第１の容器と該第２の容器は該接続電極部を介して接合し、該第２の容器の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止する水晶発振器の製造方法において、
該第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止し、個割りされた水晶発振器に、該第１の容器底面の電極端子には掛けずに該水晶発振器の該底面、及び該水晶発振器の該第１の容器と該第２の容器の側面に掛けて密着し、該第１の空間内部に収容し、該集積回路素子からの発熱が該水晶振動素子が収容された該第２の容器に伝播される鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く該電極端子よりも薄い金属薄板を該水晶発振器の該底面方向から嵌める水晶発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる水晶発振器、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から携帯用通信機器等の電子機器に水晶発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の水晶発振器としては、例えば図４に示す如く、内部に図中には示されていないが、第２の空間部に水晶振動素子が収容されている第２の容器２３を、第１の空間部２５内に前記の水晶振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子２６やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第１の容器２１上に取着させた構造のものが知られており、かかる水晶発振器は、マザーボード等の実装回路基板上に載置された上、第１の容器２１の下面に設けられている外部端子が実装回路基板の配線に半田接合されることにより実装回路基板上に実装される。
【０００４】
なお、第２の容器２３や第１の容器２１は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【０００５】
また、前記集積回路素子２６の内部には、水晶振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づき水晶発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、水晶発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを集積回路素子２６のメモリ内に格納すべく、第１の容器２１の下面や外側面等には温度補償データ書込用の書込制御端子２７が設けられている。この書込制御端子２７に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて集積回路素子２６内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが集積回路素子２６のメモリ内に格納される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５８５５４号公報
【０００７】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の水晶発振器の集積回路素子２６が第１の容器２１の第１の空間部に配置されてある構造の水晶発振器の場合、水晶発振器、及びその周辺部品を一緒にマザーボード等の実装回路基板上に載置した後、実装回路基板側に急激な熱変動が生じた場合、水晶振動素子が収納された第２の容器２３と感温素子を内蔵した集積回路素子２６が収容される第１の容器２１の感知する温度に大きな温度差が生じ、正確な温度補償を得ることができなくなるおそれがあるといった欠点を有していた。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、実装回路基板側に急激な熱変動が生じた場合でも、水晶振動素子が収容される第２の容器２３と感温素子を内蔵した集積回路素子２６が収容される第１の容器２１の感知する温度に温度差が生じることがなく、正確な温度補償を行うことができる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】
【００１０】
本発明の水晶発振器は、絶縁性基体の表主面に設けられた第１の空間部を囲う凹形状をした第１の容器内の絶縁性基体の表主面上には発振回路が組み込まれた集積回路素子が搭載されており、先の絶縁性基体の第１の空間部上面に形成された第２の空間部を囲う同じく凹形状の第２の容器内には集積回路素子に接続電極部を通じて電気的に接続される水晶振動素子が収容されており、第１の容器と第２の容器は接続電極部を介して接合されており、第２の容器の開口上縁部に蓋体が載置され気密封止される水晶発振器において、第１の容器底面の電極端子には掛からず、水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器と第２の容器の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子よりも薄い金属薄板が嵌合されたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の水晶発振器は、上記構成において、水晶発振器に嵌合された金属薄板の鉛直方向高さは第１の容器高さよりも高く水晶発振器高さよりも低いことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の水晶発振器は、上記構成において、水晶発振器に嵌合された該金属薄板は、その少なくともひとつの鉛直方向断面が水晶発振器の長辺方向、及び/または、短辺方向で略コの字状となるように装着されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の水晶発振器は、上記構成において、金属薄板が銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）から成ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の水晶発振器の製造方法は、絶縁性基体の表主面に設けられた第１の空間部を囲う凹形状をした第１の容器内の絶縁性基体の表主面上に発振回路が組み込まれた集積回路素子を搭載し、絶縁性基体の第１の空間部上面に形成された第２の空間部を囲う同じく凹形状の第２の容器内に集積回路素子に接続電極部を通じて電気的に接続される水晶振動素子を収容し、第１の容器と第２の容器は接続電極部を介して接合し、第２の容器の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止する水晶発振器の製造方法において、第２の空間部の開口上縁部に蓋体を載置して気密封止し、個割りされた水晶発振器に、第１の容器底面の電極端子には掛けずに水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器と第２の容器の側面に掛けて密着し、第１の空間内部に収容し、集積回路素子からの発熱が、水晶振動素子が収容された第２の容器に伝播される鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子よりも薄い金属薄板を水晶発振器の底面方向から嵌めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶発振器によれば、第１の容器底面の電極端子には掛からず、水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器と第２の容器の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子よりも薄い金属薄板が嵌合されたことから、実装回路基板側に急激な熱変動が生じた場合でも、熱伝導率の良い金属薄板により第２の容器に瞬時に熱が伝わるので水晶振動素子が収容される第２の容器と感温素子を内蔵した集積回路素子が収容される第１の容器の感知する温度に温度差が生じることがなく、正確な温度補償を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【００１７】
図１は本発明の水晶発振器の側面図であり、図２は本発明の水晶発振器の図３に示すＸ−Ｘ’線断面図であり、図３は本発明の水晶発振器に金属薄板２０を嵌めこむ前の概略の底面図である。図２に示す水晶発振器は、第１の空間部１５を有する第１の容器１０の下面に電極端子１９が設けられ、第１の空間部１５を有する第１の容器１０の上面には感温素子を内蔵した集積回路素子７が搭載されている。また、集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０の第１の空間部１５を囲う側面には壁体１３、壁体１３の外側面には複数個の書込制御端子１１が形成されている。また、図２に示すように壁体１３の上面には、水晶振動素子５が収容されている第２の容器１を載置して固定した構造を有している。本発明の水晶発振器においては、図１、図３に示すように第１の容器１０底面の電極端子１９には掛からず、水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器１０と第２の容器１の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子１９よりも薄い金属薄板２０が嵌合された構造となっている。
【００１８】
図２において第２の容器１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板２と、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体４とから成り、基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置して固定させることによって第２の容器１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に水晶振動素子５が実装されている。
【００１９】
第２の容器１は、その内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる第２の空間部６内に水晶振動素子５を収容して蓋体４が載置されて気密封止されており、基板２の上面には水晶振動素子５の振動電極に接続される一対の搭載パッド等が、基板２の下面には後述する第１の容器１０上の壁体１３に接続される複数個の第２の接続電極部１７がそれぞれ設けられ、これらのパッドや端子は基板２表面の配線パターンや基板２内部に埋設されているビアホール等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【００２０】
一方、第２の容器１の内部に収容される水晶振動素子５は、所定の結晶軸でカットされた水晶素板の両主面に一対の振動電極が被着・形成されて成り、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して水晶素板に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。
【００２１】
ここで第２の容器１の蓋体４を第２の容器１の第２の接続電極部１７や第１の容器１０の第１の接続電極部１８を介して後述するグランド端子用の電極端子１９に接続させておけば、その使用時に、金属から成る蓋体４が基準電位に接続されてシールド機能が付与されることと成るため、水晶振動素子５や集積回路素子７を外部からの不要な電気的作用から良好に保護することができる。従って、第２の容器１の蓋体４は第２の容器１の第２の接続電極部１７や第１の容器１０の第１の接続電極部１８を介してグランド端子用の電極端子１９に接続させておくことが好ましい。
【００２２】
そして、上述した第２の容器１が取着される集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０は概略矩形状を成しており、ガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミック，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって平板状を成すように形成されている。
【００２３】
集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０は、第１の容器１０の下面の四隅部に４つの電極端子１９（それぞれ電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）が形成され、上面の四隅部を囲む周縁には壁体１３が、また上面の中央域にはフリップチップ型の集積回路素子７が、更に四隅部間の壁体１３の外側側面の対向する２辺には書込制御端子１１が設けられている。また、図３に示すように第１の容器１０の底面には、十字状の金属薄板２０が配置されており、金属薄板２０は第２の容器１の側面まで延長される長さとなるように切断されている。また、図３においては、書込制御端子１１の形成されていない２辺に３本の金属薄板２０を配置している構造となっているが金属薄板２０の本数には関係なく２本または１本としても良いが、本発明においては熱伝導効率を上げるために、第１の容器１０の底面に金属薄板２０の占める面積を大きくし、第１の容器１０と第２の容器１の側面に占める金属薄板２０の面積を大きくすることが好ましい。
【００２４】
また、集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０の下面に設けられている４つの電極端子１９は、水晶発振器をマザーボード等の実装回路基板に接続するための端子として機能するものであり、水晶発振器を実装回路基板上に搭載する際、実装回路基板の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続される。
【００２５】
また、集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０の上面に設けられる壁体１３で、集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０と第２の容器１との間に、集積回路素子７を配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する絶縁性基体の第１の接続電極部１８を水晶振動子１の第２の接続電極部１７に導電性接合材１２を介して接続される。
【００２６】
更に、上述した集積回路素子７を収容する第１の空間部１５を有する第１の容器１０の中央域には、複数個の電極パッドが設けられており、これらの電極パッドに集積回路素子７の接続パッドをＡｕバンプや半田、または異方性導電接着材等の導電性接合材８を介して電気的、及び機械的に接続させることによって集積回路素子７が第１の空間部１５を有する第１の容器１０上の所定位置に取着される。
【００２７】
また、集積回路素子７は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知するサーミスタといった感温素子、水晶振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて水晶振動素子５の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００２８】
ここで、本発明の特徴部分は図１〜図３に示すように、第１の容器１０底面の電極端子１９には掛からず、水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器１０と第２の容器１の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子１９よりも薄い金属薄板２０が嵌合された構造であり、これにより実装回路基板側に急激な熱変動が生じた場合でも、熱伝導率の良い金属薄板２０を第１の容器１０の底面から、第２の容器１の側面まで延長させることにより、実装回路基板側に急激な熱変動が第２の容器１に瞬時に伝わるので水晶振動素子５が収容される第２の容器１と集積回路素子７が収容される第１の容器１０の感知する温度に温度差が生じることがなく、正確な温度補償を行うことが可能となる。また、ここで用いる熱伝導率が良い金属薄板２０としては銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等がある。
【００２９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３０】
例えば、上述の実施形態においては、図１〜図３に示すように水晶発振器の底面、及び水晶発振器の第１の容器１０と第２の容器１の側面に掛けて密着し、その鉛直方向断面が略コの字状の熱伝導率が良く電極端子１９よりも薄い金属薄板２０が嵌合されているが、金属薄板２０に限定されず、熱伝導率のよいプラスチック材料等を用いても構わず、この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の概略の側面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる水晶発振器の側面方向からみた概略の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる水晶発振器に金属薄板を嵌めこむ前の概略の底面図である。
【図４】従来の水晶発振器の概略の上面斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ・・・第２の容器
２  ・・・基板
３  ・・・側壁
４  ・・・蓋体
５  ・・・水晶振動素子
６  ・・・第２の空間部
７  ・・・集積回路素子
８  ・・・導電性接合材
１０・・・第１の容器
１１・・・書込制御端子
１２・・・導電性接合材
１３・・・壁体
１５・・・第１の空間部
１７・・・第２の接続電極部
１８・・・第１の接続電極部
１９・・・電極端子
２０・・・金属薄板
【図１】
2008092203.tif 000003
【図２】
2008092203.tif 000004
【図３】
2008092203.tif 000005
【図４】
2008092203.tif 000006