(57)【要約】【課題】鉛フリー化に伴うリフロー温度の上昇に伴い、圧電振動子の位置ズレに伴う脱落や接続不良がない圧電発振器を提供することを目的とする。【解決手段】配線基板２と圧電振動子１０が形成されたＨ形容器１１とを接続するに際には、配線基板２とＨ形容器１１とを樹脂ペースト４により接続したうえで、配線基板２の接続電極３とＨ形容器１１の励振電極１７，１７，１７，１７とを無鉛ハンダにより接続するようにしているため、配線基板２に対して水晶振動子１０を取り付ける際の位置ズレに伴う脱落や接続不良を防止するようにした。【選択図】　　　　図１
2004056733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路を構成する電子部品が搭載され、上面側の所要位置に接続電極が形成されていると共に、底面側の所要位置に電極端子が形成されている平板状の配線基板と、
一方面には第１の収納部が形成され、この第１の収納部内に圧電素子が気密状態で収納されていると共に、他方面には、少なくとも上記電子部品の高さより深いとされる第２の収納部が形成され、この第２の収納部の周縁部で上記配線基板の接続電極と対応する位置に、上記圧電素子の励振電極と導通した底面電極が形成されている圧電振動子とからなり、
上記配線基板の接続電極と上記圧電素子の励振電極とが無鉛ハンダにより接続され、上記配線基板と圧電振動子が樹脂ペーストにより接続されて構成されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
上記圧電振動子の第１の収納部の周縁部には、接続面が形成され、上記接続面には上記圧電素子を上記第１の収納部において気密封止するための蓋が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子とその発振回路を一体構成した圧電発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動体通信機の急速な普及に伴い、これら移動体通信機に使用される水晶発振器等の圧電発振器も、小型化、薄型化、及び低コストが求められている。このため、圧電発振器では、水晶振動子をパッケージ化するのみならず、周波数調整回路や周波数温度補償回路などを集積化、ＩＣ化して部品点数を削減することで小型化、薄型化を図るようにしていた。
【０００３】
図４は、従来の水晶発振器の構造を示した分解斜視図であり、同図（ｂ）は、その断面図である。
この図４（ａ）（ｂ）に示すように、従来の水晶発振器５１は、水晶振動部５２とＩＣ回路部５３とから構成される。
水晶振動部５２は、水晶容器５４の内部に水晶片５５が収容されている。水晶片５５は長方形の薄い板状で、その両面には、それぞれ蒸着等で金属電極５５ａが形成されている。そして水晶片５５の両面にそれぞれ形成されている金属電極５５ａが、水晶容器５４の内側に形成された電極引出部５５ｂに、それぞれ導電性接着剤により接続されている。
水晶容器５４の電極引出部５５ｂからは、図示しないスルーホールや水晶容器５４の内層に形成されたプリントパターン、及びＩＣ回路部５３の回路容器５７の上縁に形成された上面電極６０を経由してＩＣ回路部５３のＩＣチップ５８に接続されている。
【０００４】
ＩＣ回路部５３では、回路容器５７の内部にＩＣチップ５８が収容されている。この回路容器５７では、ＩＣチップ５８から引き出されている図示していない引出電極が回路容器５７内の接続電極に接続されている。
【０００５】
水晶容器５４及び回路容器５７は、例えばセラミックからなり、その上面が開口部とされる浅い箱形形状とされる。これらの水晶容器５４及び回路容器５７は、例えばグリーンシート積層法で作られることが多く、アルミナを基板材料にし、導体材料としてモリブデン、タングステン等を用いて配線パターンなどを形成した後、焼成することで形成することができる。
蓋５６は、薄く圧延したコバール等の金属によって形成され、シーム溶接、ろう付け、又は導電性接着剤などを用いて水晶容器５４の上面部に接合することができるようになっている。
【０００６】
ところで、図４に示したようなＩＣチップ５８を用いて水晶発振器を製造するには、水晶発振器の量産個数が、或る程度、見込まれることが前提とされ、或る程度の個数を量産できなければ、低コスト化を実現することができない。
このため、生産数が少ない水晶発振器では、コスト面から見てＩＣチップ５８を使用することが困難とされ、通常はＩＣチップ５８の代わりに、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の電子部品を回路容器５７の内部に搭載して電気回路を形成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記したような回路容器５７の内部に電子部品を搭載して電気回路を形成したとしても、電子部品が実装されるランド面の周囲に壁面が形成されているため、メタルマスクを用いた、いわゆるスクリーン印刷技法によってクリームハンダを塗布することができない。
このため、上記したような回路容器５７では、ランド面にはディスペンサを用いてクリームハンダを塗布するようにしていた。
この結果、水晶発振器をＩＣチップの代わりに電子部品を用いて構成したとしても、電子部品をマウントするためのマウント作業によってコストアップを招くという欠点があった。
【０００８】
そこで、このような欠点を解消するために、特開２００２−６４３３３号公報に記載されているように、電子部品を搭載する配線基板として平板状の基板を採用することによって、配線基板のランドにクリームハンダをスクリーン印刷可能にした水晶発振器が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、各種電子部品を配線基板のランドに実装する際に使用されるクリームハンダは、鉛を使用しない鉛フリー化が推進されている。
鉛フリーのクリームハンダは、通常の鉛を含んだクリームハンダに比べて溶解温度が高くなる。このため、上記した特開２００２−６４３３３号公報に記載されているように、配線基板２上に水晶振動子を立体的に配置する場合には、リフロー温度の上昇に伴う水晶振動子の位置ズレによって水晶振動子の脱落や接続不良が発生する恐れがあった。
【００１０】
そこで、本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、鉛フリー化に伴うリフロー温度の上昇に伴い、圧電振動子の位置ズレに伴う脱落や、接続不良等がない圧電発振器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】
上記目的を達成するため、本発明の圧電発振器は、発振回路を構成する電子部品が搭載され、上面側の所要位置に接続電極が形成されていると共に、底面側の所要位置に電極端子が形成されている平板状の配線基板と、一方面には第１の収納部が形成され、この第１の収納部内に圧電素子が気密状態で収納されていると共に、他方面には、少なくとも電子部品の高さより深いとされる第２の収納部が形成され、この第２の収納部の周縁部で配線基板の接続電極と対応する位置に、圧電素子の励振電極と導通した底面電極が形成されている圧電振動子とからなる。そして、配線基板の接続電極と圧電素子の励振電極とが無鉛ハンダにより接続され、配線基板と圧電振動子が樹脂ペーストにより接続されて構成されている。
【００１２】
本発明によれば、配線基板と圧電振動子とを接続するに際には、配線基板と圧電振動子とを樹脂ペーストにより接続すると共に、配線基板の接続電極と圧電振動子の底面電極とを無鉛ハンダにより接続するようにしているため、配線基板に対して圧電振動子を取り付ける際の位置ズレを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態としての水晶発振器の構造を説明する説明図であり、同図（ａ）は分解斜視図、同図（ｂ）は断面図である。
この図１（ａ）（ｂ）に示す水晶発振器１は、配線基板２と、圧電振動子（水晶振動子）１０とから構成される。
【００１４】
配線基板２は、例えばセラミックからなり、その形状は平板状とされる。
配線基板２の上面には、発振回路や温度補償回路を形成するコンデンサや抵抗、トランジスタといった電子部品５が搭載される。
また、配線基板２の上面四隅には、後述する水晶振動子１０のＨ形容器１１の底面に形成されている励振電極１７，１７，１７，１７が接続される４つの接続電極３，３，３，３が形成されている。
【００１５】
さらに、配線基板２の底面部には電極端子が設けられている。この電極端子は、図示していないが配線基板上のランドと接続されている。
また、本実施の形態においては、の配線基板２の上面側の四辺中央部には、それぞれ樹脂ペースト４，４，４，４が塗布されている。このような樹脂ペースト４は、例えばエポキシ系接着剤などとされる。
【００１６】
そして、本実施の形態の圧電発振器においては、このような配線基板２上に水晶振動子１０を構成しているＨ形容器１１を取り付けるようにしている。
Ｈ形容器１１もまたセラミックから成り、例えば図２に示すように、その上面側には、水晶片１２を収容可能な深さの第１の収納部１１ａが形成されている。また、Ｈ形容器１１の底面側には、配線基板２にマウントした電子部品５を収容可能な深さの第２収納部１１ｂが形成されている。
【００１７】
このようなＨ形容器１１は、グリーンシート積層法で作られることが多く、例えばアルミナを基板材料にし、導体材料としてモリブデン、タングステン等を用いて配線パターンなどを形成した後、焼成することで作製することができる。
【００１８】
Ｈ形容器１１の第１の収納部１１ａ内には水晶片１２が収容されている。
水晶片１２は長方形の薄い板状で、その両面には、それぞれ蒸着等で金属電極１２ａが形成されている。
そして、水晶片１２の両面にそれぞれ形成されている金属電極１２ａが、水晶片１２の一方の短辺側において、Ｈ形容器１１の第１の収納部１１ａ内に形成された電極引出部１５ａに対して導電性接着剤１３により接続されている。
また水晶片１２の他方の短辺側は、同じくＨ形容器１１の第１の収納部１１ａ内に形成された載置用凸部１５ｂにより載置されている。
Ｈ形容器１１の電極引出部１５ａは、スルーホールやＨ形容器１１の内層に形成されたプリントパターンを介して底面四隅の励振電極１７，１７，１７，１７と接続される。
【００１９】
また、Ｈ形容器１１の上縁部はセラミックを金属化した、いわゆるメタライズ面１４になっており、このメタライズ面１４に蓋２１を接合するようにしている。
蓋２１は、薄く圧延したコバール等の金属によって形成され、シーム溶接、ろう付け、又は導電性接着剤などを用いてＨ形容器１１の上縁部に接合できるようになっている。
【００２０】
従って、本実施の形態の水晶振動子１０は、Ｈ形容器１１の上面に設けられている第１の収納部１１ａに水晶片１２を収納したうえで、蓋２１により、その内部が真空状態あるいは窒素等の不活性ガスを充填した状態で気密封止することで構成することができる。
【００２１】
そして、本実施の形態では、配線基板２の上に水晶振動子１０を形成するＨ形容器１１の第２収納部１１ｂを取り付ける際にＨ形容器１１の底面四隅に形成した励振電極１７，１７・・・と、配線基板２の上面に形成した接続電極３，３・・とを電気的に接続して構成するようにしている。
【００２２】
このような本実施の形態の水晶発振器においては、配線基板２上に対して発振回路や温度補償回路等を形成するための電子部品５を配置すると共に、Ｈ形容器１１の第１の収納部１１ａ内に水晶片１２を気密封止して水晶振動子１０を形成したうえで、図示するように、例えば配線基板２の四辺中央部に樹脂ペースト４，４・・を塗布しておき、この樹脂ペースト４，４・・により、配線基板２とＨ形容器１１とを機械的に接続する。
そのうえで、配線基板２の接続電極３，３・・と、Ｈ形容器１１の励振電極１７，１７・・とを無鉛ハンダにより電気的、機械的に接続するようにしている。
【００２３】
このようにすれば、配線基板２の接続電極３，３・・と、Ｈ形容器１１の励振電極１７，１７・・とを接続する際のリフロー炉のピーク温度が、無鉛ハンダを用いることにより、図３に示しように、従来の２４５℃から２６０〜２６５℃まで上昇したとしても、配線基板２とＨ形容器１１とは樹脂ペースト４，４・・により機械的に固定されているので、配線基板２に対してＨ形容器１１を接続する際のＨ形容器１１の位置ズレに伴う脱落や接続不良などを防止することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、樹脂ペースト４を配線基板２の四辺中央部に、それぞれ塗布する場合を例に挙げて説明したが、樹脂ペースト４は、必ずしも配線基板２の四辺中央部に塗布する必要はなく、配線基板２とＨ形容器１１とを機械的に固定することができれば、何れか一辺に塗布するだけでも良い。また、その塗布位置も必ずしも中央付近である必要はない。
【００２５】
また、本実施の形態の水晶発振器１によれば、配線基板２を平板状の基板により形成することができるため、従来のように配線基板２のランドに対して、ディスペンサを用いてハンダを塗布することなく、スクリーン印刷によりハンダを塗布することが可能になるため、製造コストを大幅に低減することができる。
また、配線基板２を作製する際には、例えば多数の配線基板２を組み合わせて親基板を形成する。そして、この親基板に対してスクリーン印刷によりハンダを塗布したうえで各種電子部品５をマウントする。そして、各種電子部品５をマウントした後で親基板を分割して配線基板２を得るようにすれば、配線基板２を容易に量産することができるという利点もある。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電発振器によれば、配線基板と圧電振動子とを接続するに際には、配線基板と圧電振動子とを樹脂ペーストにより接続すると共に、配線基板の接続電極と圧電振動子の底面電極とを無鉛ハンダにより接続するようにしている。これにより、配線基板に圧電振動子を取り付ける際の位置ズレを防止することができるため、位置ズレに伴う圧電振動子の脱落や接続不良などの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の水晶発振器の構造を示した分解斜視図、及び断面図である。
【図２】Ｈ形容器の構造を示した図である。
【図３】無鉛ハンダに対応したリフロー炉の温度プロファイルの一例を示した図である。
【図４】従来の水晶発振器の構造を示した分解斜視図、断面図である。
【符号の説明】
１　水晶発振器、２　配線基板、３　接続電極、４　樹脂ペースト、５　電子部品、１０　水晶振動子、１１ａ　第１の収納部、１１ｂ　第２の収納部、１１Ｈ形容器、１２ａ　金属電極、１２　水晶片、１３　導電性接着剤、１４　メタライズ面、１５ａ　電極引出部、１５ｂ　載置用凸部、１７　励振電極、２１
蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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