(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化及び低価格化に対応したディスクリート型水晶発振器と該ディスクリート型水晶発振器に好適な汎用の表面実装型水晶振動子とを提供する。【解決手段】下面に外部電極３５を備えた平板状の配線基板３１の上面に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子５４を実装し、該配線基板の上面に配設したマウントパッド３４に球状導体５３を導通固定すると共に、表面実装型電子装置１０が備える第２の導電パターンと前記球状導体５３とを導通固定し且つ前記配線基板３１が前記表面実装型電子装置１０の外形よりも広い面積を有する。【選択図】図２
2004296455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内部に電子部品を収容すると共に該パッケージ外底面に表面実装用の外部接続端子を備えた表面実装型電子装置であって、
前記外部接続端子の少なくとも１個は、第１の導電パターンと、非導電体領域を介して前記第１の導電パターンの近傍に配置された第２の導電パターンと、を備えるとことを特徴とする表面実装型電子装置。
【請求項２】
前記第１の導電パターンと第２の導電パターンとは前記パッケージの底壁に配した導電パターンを介して互いに導通していることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型電子装置。
【請求項３】
前記第２の導電パターンは、前記第１の導電パターンの内側に設けた環状の非導電体領域を隔てて配設したものであ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電子装置。
【請求項４】
パッケージ内部に圧電振動素子を収容すると共に該パッケージ外底面に表面実装用の外部接続端子を備えた表面実装型電子装置であって、
前記外部接続端子の少なくとも１個は、第１の導電パターンと、非導電体領域を介して前記第１の導電パターンの近傍に配置された第２の導電パターンと、を備えるとことを特徴とする表面実装型電子装置。
【請求項５】
前記第１の導電パターンと第２の導電パターンとは前記パッケージの底壁に配した導電パターンを介して互いに導通していることを特徴とする請求項４記載の表面実装型電子装置。
【請求項６】
前記第２の導電パターンは前記第１の導電パターンの内側に設けた環状の非導電体領域を隔てて配設したものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の表面実装型電子装置。
【請求項７】
前記第２の導電パターンの外形形状が略円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表面実装型電子装置。
【請求項８】
下面に外部電極を備えた平板状の配線基板の上面に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子を実装し、該配線基板の上面に配設したマウントパッドに球状導体を導通固定すると共に、請求項４乃至７のいずれかに記載の表面実装型電子装置の第２の導電パターンと前記球状導体とを導通固定したことを特徴とする表面実装型発振器。
【請求項９】
下面に外部電極を備えた平板状の配線基板の上面に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子を実装し、該配線基板の上面に配設したマウントパッドに球状導体を導通固定すると共に、請求項４乃至７のいずれかに記載の表面実装型電子装置の第２の導電パターンと前記球状導体とを導通固定した表面実装型発振器であって、
前記配線基板が前記表面実装型電子装置の外形よりも広い面積を有することを特徴とする表面実装型発振器。
【請求項１０】
前記配線基板のマウントパッドが前記表面実装型電子装置の第２の導電パターンとほぼ同形状であることを特徴とする請求項８又は９記載の表面実装型発振器。
【請求項１１】
前記配線基板のマウントパッドが前記表面実装型電子装置の第２の導電パターンとほぼ同面積であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の表面実装型発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装型電子装置および表面実装型発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化および小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶振動子やワンチップＩＣタイプ水晶発振器のみならず通話品質に影響を及ぼすＣＮ特性の高いディスクリート型水晶発振器に対しても低価格化、小型化の要求が高まっている。
【０００３】
以下、従来のディスクリート型水晶発振器について説明する。
従来のディスクリート型水晶発振器には、例えば本発明者により特願２００２−０２６０１８号で提案されたようなものがあり、図７（ａ）はその構成を示す縦断面図、図７（ｂ）は後述する表面実装型水晶振動子５１と球状導体５３を省略した状態、即ち発振回路と温度補償回路等を構成するディスクリート部品５４、５７が実装された配線基板５２の上面図である。
同図に示すようにこの水晶発振器は、表面実装型の水晶振動子５１と、平板状の配線基板５２と、球状導体５３と、発振回路と温度補償回路を構成するディスクリート部品からなる回路素子５４と、温度補償回路の補償量や発振周波数を微調整するためのコンデンサ等の調整用回路素子５７と、を備え、配線基板５２の上面に回路素子５４を実装すると共に該配線基板５２の上面に備えたマウントパッド５６に固定された球状導体５３を介して所定の空隙を隔てて水晶振動子５１を実装したものである。前記配線基板５２の外形を前記水晶振動子５１の外形より若干大きめにすることで該水晶振動子５１と重ならない回路素子実装スペースが確保でき、該実装スペースに前記調整用回路素子５７を配置することにより該調整用回路素子５７の交換、追加といった作業を可能としている。
【０００４】
従来のディスクリート型水晶発振器の組立は、前記配線基板５２の上面に前記回路素子５４および前記球状導体５３をリフローによるはんだ実装する。
次に上部に予備はんだを施した球状導体５３に前記水晶振動子５１の外部接続端子５８を２次リフローによりはんだ実装する。
最後に温度補償回路の補償量や発振周波数測定することで前記調整用回路素子５７として搭載すべき素子の値を決定し、配線基板５２の調整用回路素子の実装スペースに設けられたパッドに該調整用回路素子５７を３次リフローによるはんだ実装する。
【０００５】
ここで汎用の水晶振動子５１とは、例えば図６（ａ）の水晶振動子５１の縦断面図、図６（ｂ）の水晶振動子５１の下面図で示すように、略矩形状の水晶振動素子６３と、上面に水晶振動素子６３を収容する凹陥部６２を且つ下面に外部接続端子５８を備える略矩形状のセラミック多層基板６１と、コバール合金にニッケルめっきを施した蓋体６４と、を備え、凹陥部６２の内底面に導電接着剤６５を介して前記水晶振動素子６３を片持ち支持すると共に電気的な接続をしており、水晶振動素子６３が収容された凹陥部６２を蓋体６４により封止する構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＰＵやＬＳＩ等で採用しているボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）のように多数のはんだボール等の球状導体を介して電子部品と配線基板とのはんだ実装におけるはんだ実装後の応力をはんだ接合部に均等に配分させるための実装技術として、球状導体を実装する電子部品が備えるボールランドと該電子部品を実装する配線基板が備えるマウントパッドとは夫々略円形状で且つ球状導体の直径とほぼ同一の直径寸法にするのが一般的である。
【０００７】
しかし従来のディスクリート型水晶発振器では低価格化を実現するために汎用の水晶振動子５１を使用しているため、図６（ｂ）に示すように球状導体よりも大きな面積の外部接続端子５８を備えていることから前述のＢＧＡにおける実装技術の効果が享受することができない。その結果、球状導体５３の外形寸法より大きく且つ異形である外部接続端子５８側のはんだ接合部の応力が大きくなり該はんだ接合部にひび等の不具合が生じてしまう。
【０００８】
また更なる小型化に対応するために実装密度の向上、即ちリフローによるはんだ実装後の位置精度の向上が不可欠である。しかし前記外部接続端子５８は略矩形状で且つ大面積であるため、球状導体のはんだ接合の特長であるセルフアライメント作用が生じず前記水晶振動子５１の位置がばらついてしまう。
【０００９】
例えば汎用の水晶振動子においても略矩形状の外部接続端子に代えて球状導体と同サイズの端子を採用すれば前述の課題が解決できるものの、この場合水晶振動子が前記ディスクリート型水晶発振器の又はこれと同一の構造を有する電子部品装置の専用品となってしまい、換言すると球状導体のはんだ接合に最適化した外部接続端子ではその面積が小さすぎるため、一般的な表面実装において十分な接合強度が得られないことから、汎用の水晶振動子として利用できなくなる。つまり汎用品を用いることによるコスト的なメリットが無くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、小型化及び低価格化に対応したディスクリート型水晶発振器と該ディスクリート型水晶発振器に好適な汎用の表面実装型水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、パッケージ内部に電子部品を収容すると共に該パッケージ外底面に表面実装用の外部接続端子を備えた表面実装型電子装置であって、前記外部接続端子の少なくとも１個は、第１の導電パターンと、非導電体領域を介して前記第１の導電パターンの近傍に配置された第２の導電パターンと、を備えるとことを特徴とする。
【００１２】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記第１の導電パターンと第２の導電パターンとは前記パッケージの底壁に配した導電パターンを介して互いに導通していることを特徴とする。
【００１３】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記第２の導電パターンは、前記第１の導電パターンの内側に設けた環状の非導電体領域を隔てて配設したものであることを特徴とする。
【００１４】
また請求項４記載の発明は、パッケージ内部に圧電振動素子を収容すると共に該パッケージ外底面に表面実装用の外部接続端子を備えた表面実装型電子装置であって、前記外部接続端子の少なくとも１個は、第１の導電パターンと、非導電体領域を介して前記第１の導電パターンの近傍に配置された第２の導電パターンと、を備えるとことを特徴とする。
【００１５】
また請求項５記載の発明は、請求項４において、前記第１の導電パターンと第２の導電パターンとは前記パッケージの底壁に配した導電パターンを介して互いに導通していることを特徴とする。
【００１６】
また請求項６記載の発明は、請求項４又は５において、前記第２の導電パターンは前記第１の導電パターンの内側に設けた環状の非導電体領域を隔てて配設したものであることを特徴とする。
【００１７】
また請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記第２の導電パターンの外形形状が略円形であることを特徴とする。
【００１８】
また請求項８記載の発明は、下面に外部電極を備えた平板状の配線基板の上面に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子を実装し、該配線基板の上面に配設したマウントパッドに球状導体を導通固定すると共に、請求項４乃至７のいずれかに記載の表面実装型電子装置の第２の導電パターンと前記球状導体とを導通固定したことを特徴とする。
【００１９】
また請求項９記載の発明は、下面に外部電極を備えた平板状の配線基板の上面に発振回路および温度補償回路を構成する回路素子を実装し、該配線基板の上面に配設したマウントパッドに球状導体を導通固定すると共に、請求項４乃至７のいずれかに記載の表面実装型電子装置の第２の導電パターンと前記球状導体とを導通固定した表面実装型発振器であって、前記配線基板が前記表面実装型電子装置の外形よりも広い面積を有することを特徴とする。
【００２０】
また請求項１０記載の発明は、請求項８又は９において、前記配線基板のマウントパッドが前記表面実装型電子装置の第２の導電パターンとほぼ同形状であることを特徴とする。
【００２１】
また請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれかにおいて、前記配線基板のマウントパッドが前記表面実装型電子装置の第２の導電パターンとほぼ同面積であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明実施形態の表面実装型水晶振動子であって、図１（ａ）は本実施形態の表面実装型水晶振動子の構造を示す縦断面図、図１（ｂ）はその下面図である。
本実施形態の表面実装型水晶振動子（以下「水晶振動子」と示す。）１０は、略矩形状の水晶振動素子３と、該水晶振動素子３を収容する凹陥部２を上面に有する略矩形状のセラミック多層基板１と、コバール合金にニッケルめっきを施した蓋体４と、を備え、凹陥部２の内底面に導電接着剤５を介して前記水晶振動素子３を片持ち支持すると共に電気的な接続をしており、水晶振動素子３が収容された凹陥部２を蓋体４により封止する構造となっている。
【００２４】
略矩形状のセラミック絶縁層１ａと略矩形状の枠状セラミック絶縁層１ｂとが積層された前記セラミック多層基板１は、枠状セラミック絶縁層１ｂ上面に銀ろう付けされたコバール合金から成る略矩形状の枠状体６と、セラミック絶縁層１ａの上面に形成した導体パターン８と接続された水晶振動素子実装用の電極パッド７と、セラミック絶縁層１ａの下面の四隅に形成したの外部接続端子２４と、外部接続端子２４夫々に接続する側面端子１１と、から構成されている。
前記導体パターン８、電極パッド７、外部接続端子２４、側面端子１１はタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２５】
前記外部接続端子２４夫々は、その一部が前記側面端子１１と電気的に接続した略矩形状の外側端子（第１の導電パターン）２４ａと、該外側端子２４ａに内接する位置で且つ所望の大きさで形成した環状のタングステン未焼成領域、即ち非導電体領域２４ｃと、該非導電体領域２４ｃの中心と略一致する位置に中心を備える、換言すれば非導電体領域２４ｃに包囲された円形状の内側端子（第２の導電パターン）２４ｂと、から構成され、外側端子２４ａと内側端子２４ｂとはパッケージの底壁、即ちセラミック多層基板１を構成するセラミック絶縁層１ａに内在するビアホール導体２４ｄによって電気的に接続されている。
【００２６】
前記水晶振動子１０は前記外部接続端子２４に側面端子１１を有することにより、図４に示すように外部装置の配線基板７２にフィレット７３を形成するはんだ実装が可能となることから、汎用の表面実装型水晶振動子としても使用できる。
【００２７】
前記外側端子２４ａと前記内側端子２４ｂ夫々の表面高さが一定で且つ前記ビアホール導体２４ｄにより電気的に接続しているので、例えば図５に示すように発振周波数測定時におけるプローブ７１との接触範囲を従来通りにすることが可能である。
【００２８】
図８は前記外部接続端子の変形実施例であって、一方の対角線上に配置した外部接続端子２４夫々は、１個の隅部が欠落した略矩形状の外側端子（第１の導電パターン）２４ａと、円弧状をしたタングステン未焼成領域、即ち非導電体領域２４ｃと、該非導電体領域２４ｃを介して前記外側端子２４ａの近傍に配置した円形状の内側端子（第２の導電パターン）２４ｂと、から構成され、外側端子２４ａと内側端子２４ｂとはパッケージの底壁、即ち前記セラミック多層基板１を構成する前記セラミック絶縁層に内在するビアホール導体によって電気的に接続されている。そして、この対角線上の外部接続端子２４夫々はセラミック多層基板１が備える凹陥部に収容した前記水晶振動素子に接続される。これにより水晶振動素子を凹陥部に収容した後に、広い面積を有する外側端子２４ａに前記プローブをコンタクトして周波数を測定することができる。なお、他方の対角線上に配置した外部接続端子２４は円形状の内側端子のみとなっている。これは後述の表面実装型水晶発振器専用の水晶振動子を想定したものであり、汎用性を向上させるため一方の対角線上の外部接続端子と同様の構成としてもよい。
【００２９】
前記非導電体領域２４ｃの変形実施例として、タングステン未焼成領域が存在しない前記外側端子２４ａの表面に、アルミナコートを焼成する又はソルダーレジストを印刷する又は感光性樹脂を塗布しても構わない。
【００３０】
前述の表面実装型水晶振動子を用いた本発明実施形態の表面実装型水晶発振器を図２に示す。図２（ａ）は表面実装型水晶発振器の構造を示す縦断面図で、図２（ｂ）は表面実装型水晶振動子と球状導体を省略した状態、即ち発振回路と温度補償回路を構成するディスクリート部品が実装された配線基板の上面図である。
本実施形態の表面実装型水晶発振器は、前記水晶振動子１０と、水晶振動子１０の外形よりも広い面積を有する平板状のガラスエポキシ配線基板３１と、はんだコーティングされた樹脂球体又は銅等の金属球体である前記球状導体５３と、発振回路と温度補償回路を構成するディスクリート部品からなる前記回路素子５４と、温度補償回路の補償量や発振周波数を微調整するための前記調整用回路素子５７と、を備えている。
前記ガラスエポキシ配線基板３１は、その上面に前記回路素子５４を実装する電極パッド３２と前記調整用回路素子５７を実装する電極パッド３３と前記球状導体５３を実装する円形状のマウントパッド３４とが、その下面に電極パッド３２、３３およびマウントパッド３４と内部パターン（図示せず）により電気的に接続された外部電極３５が、その最下層又は下層近傍の層に内部シールド層が形成されている。
【００３１】
前記ガラスエポキシ配線基板３１のマウントパッド３４と前記水晶振動子１０の内側端子２４ｂとは前記球状導体５３を介して所定の間隙３６を隔てて機械的且つ電気的に接続されており、該間隙３６、即ち水晶振動子１０と重複するスペースに配設した前記電極パッド３２に回路素子５４を実装すると共に水晶振動子１０と重複しないスペースに配設した前記電極パッド３３に前記調整用回路素子５７を実装することにより該調整用回路素子５７の交換、追加といった作業を可能としている。
【００３２】
前記球体導体５３はリフロー時における上下方向の収縮が生じても、前記回路素子５４の最も高い素子の上面と前記水晶振動子１０の下面とが接触することのない間隙３６を確保するために必要な大きさを有している。
【００３３】
図３は本実施形態の表面実装型水晶発振器における球状導体のはんだ接合部拡大断面図であって、前記水晶振動子１０の内側端子２４ｂと前記ガラスエポキシ配線基板３１のマウントパッド３４とをほぼ同形状に且つ前記球状導体５３の二等分断面の面積とほぼ同一に形成することで、マウントパッド３４と球状導体５３とのはんだ接合部３７ｂ及び内側端子２４ｂと球状導体５３とのはんだ接合部３７ａにはんだ実装後の応力が均等に配分される。
さらに前記マウントパッド３４と前記内側端子２４ｂとを略円形状に形成することで、はんだ接合部３７ａ、３７ｂ及び前記球状導体５３の周囲を合せたはんだ接合部全体の形状が略円柱状となり、はんだ実装後の応力をはんだ接合部３７ａ及び３７ｂに均等に配分させることに一層の効果が得られる。
【００３４】
また少なくとも前記水晶振動子１０内側端子２４ｂを円形状に形成することで前記球状導体５３が有するセルフアライメント作用により、水晶振動子１０は高精度な位置決めが可能となる。
【００３５】
以上では水晶を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでもない。
【００３６】
このような構造にすることにより、小型化及び低価格化に対応したディスクリート型水晶発振器と該ディスクリート型水晶発振器に好適な汎用の表面実装型水晶振動子とが得られる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、球形導体による実装に適した且つフィレット形成させる表面実装ができる表面実装型電子装置が提供できる。
【００３８】
請求項４又は６の発明によれば、球形導体による実装に適した且つフィレット形成させる表面実装ができる表面実装型圧電振動子が提供できる。
【００３９】
請求項７の発明によれば、球形導体のはんだ付け実装後の応力をはんだ接合部に均等に配分された且つセルフアライメント作用を有する表面実装型圧電振動子が提供できる。
【００４０】
請求項８の発明によれば、ディスクリート部品が高密度に実装された表面実装型ディスクリート型発振器が提供できる。
【００４１】
請求項９の発明によれば、表面実装型電子装置と重複しないスペースに調整用回路素子を実装することにより該調整用回路素子の交換、追加といった作業を可能にした表面実装型ディスクリート型発振器が提供できる。
【００４２】
請求項１０又は１１の発明によれば、球形導体のはんだ付け実装後の応力をはんだ接合部に均等に配分された且つセルフアライメント作用で高密度実装した表面実装型ディスクリート型圧電発振器が提供でき、はんだ接合部の形状が最適になりはんだ接合部の外観検査等の工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）縦断面図。図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面を示す。
（ｂ）下面図
【図２】本発明の実施の形態としてのディスクリート型水晶発振器の構成図。
（ａ）縦断面図。図２（ｂ）のＸ−Ｘ線断面を示す。
（ｂ）表面実装型水晶振動子と球状導体を省略した状態の上面図。
【図３】本実施形態の表面実装型水晶発振器における球状導体のはんだ接合部拡大断面図。
【図４】本発明実施形態における表面実装型水晶振動子のはんだ接合説明図。
【図５】本発明実施形態における表面実装型水晶振動子の測定説明図。
【図６】汎用の表面実装型水晶振動子の構成図。
（ａ）縦断面図。図６（ｂ）のＸ−Ｘ線断面を示す。
（ｂ）下面図
【図７】従来のディスクリート型水晶発振器の構成図。
（ａ）縦断面図。図７（ｂ）のＸ−Ｘ線断面を示す。
（ｂ）表面実装型水晶振動子と球状導体を省略した状態の上面図。
【図８】本発明の実施の変形形態としての表面実装型水晶振動子の下面図。
【符号の説明】
１．セラミック多層基板
１ａ．セラミック絶縁層    １ｂ．枠状セラミック絶縁層
２．凹陥部    ３．水晶振動素子    ４．蓋体    ５．導電接着剤
６．枠状体    ７．電極パッド    ８．導体パターン
９．ビアホール導体    １０．表面実装型水晶振動子    １１．側面端子
２４．外部接続端子    ２４ａ．外側端子    ２４ｂ．内側端子
２４ｃ．非導電体領域    ２４ｄ．ビアホール導体
３１．ガラスエポキシ配線基板    ３２．電極パッド    ３３．電極パッド
３４．マウントパッド    ３５．外部電極    ３６．間隙
３７ａ、３７ｂ．はんだ接合部
５１．水晶振動子    ５２．配線基板    ５３．球状導体
５４．回路素子    ５５．外部電極    ５６．マウントパッド
５７．調整用回路素子５７    ５８．外部接続端子
６１．セラミック多層基板    ６２．凹陥部    ６３．水晶振動素子
６４．蓋体    ６５．導電接着剤
７１．プローブ    ７２．外部装置の配線基板    ７３．フィレット
【図１】
2004296455.tif 000003
【図２】
2004296455.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004296455.tif 000006
【図５】
2004296455.tif 000007
【図６】
2004296455.tif 000008
【図７】
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【図８】
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