(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面形状が略矩形の絶縁基板と、該絶縁基板の底面に形成された実装電極と、を備えた電子部品用パッケージであって、
前記実装電極は、前記絶縁基板が露出するように当該実装電極を分割させない長さの溝部が形成されている構成を有し、
前記溝部の全周が前記実装電極に囲まれており、
前記絶縁基板の前記溝部と対応する位置に凹部が形成されていることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品用パッケージを用いて構成したことを特徴とする表面実装型電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に電子部品を収納する電子部品用パッケージと、その電子部品用パッケージを用いた表面実装型電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型電子デバイスとしては、例えば底部に実装電極を備えたパッケージの表面に各種回路部品等を搭載したものが知られている。
このような表面実装型電子デバイスとしては、例えば水晶振動子、水晶フィルタ、水晶発振器等の圧電デバイスを例示することができる。表面実装型の水晶振動子、或いは水晶フィルタは、底部に実装電極を備えたパッケージの表面凹所内に水晶振動素子（水晶基板上に励振電極を形成した素子）を搭載し、且つ水晶振動素子を含む絶縁基板上の凹所を金属蓋により気密封止した構成を備えている。
図９（ａ）及び（ｂ）は夫々表面実装型水晶振動子の底面図である。この水晶振動子１００は、底部に実装電極１０２を備えたパッケージ１０１の表面凹所内に図示しない水晶振動素子を搭載し、且つ水晶振動素子を含むパッケージ１０１上の凹所を金属蓋１０３により気密封止した構成である。底面形状が矩形のパッケージ１０１の各角隅部には、凹状の面取り部（キャスタレーション）１０５が形成されており、面取り部１０５内に形成された導体膜と各実装電極１０２とは連続的に導通している。
また、図９（ｂ）は水晶振動子底面の他の例を示しており、この水晶振動子の２つの対向する側面には夫々キャスタレーション１０５が形成されており、各キャスタレーション１０５内の導体膜と導通する矩形の実装電極１０２が底面に形成されている。
【０００３】
特許文献１には、絶縁基板の形状を円形形状にすることにより熱衝撃等の環境変化に対して接続点の信頼性の高い半導体装置が開示されている。
特許文献２には、製品内部における部品取り付け部の導体をメッシュ状またはストライプ状に被着形成することにより光半導体素子にかかる応力を緩和するようにしたパッケージが開示されている。
特許文献３には、側面の導電膜と下面の端子パッドとが分離されている電子部品収納用パッケージが開示されている。
特許文献４には、パッケージ底面の四隅を突状の円弧形状とすると共に、パッケージ底面の四隅に対応する各実装電極の角隅部の形状を前記突状の円弧形状に沿った円弧状とし、各実装電極の角隅部の円弧形状の輪郭線は、パッケージ底面の中心点から所定の半径にて形成される円周に沿った形状とした表面実装型電子デバイスが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２３０３３８公報
【特許文献２】特開２００２−２８９９５７公報
【特許文献３】特開２００５−２６０１２４公報
【特許文献４】特開２００６−５０２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０は、図９に示した表面実装型水晶振動子を回路基板上に半田接続した状態を示す要部拡大図である。
図１０に示すように、上記した従来の表面実装型水晶振動子は、回路基板１１０の上面に形成されたランド電極１１１上に実装電極１０２を半田１１５により接続した場合、表面実装型水晶振動子のパッケージ（例えば、セラミック基板）１０１と製品側の回路基板（例えば、ガラスエポキシ基板）１１０との熱膨張係数の違いにより接続部の半田１１５に強い応力が加わる。特に、図９に示すように水晶振動子のパッケージ底面の中心点Ｃから遠方にある半田接続部ほど、大きな機械的応力を受ける。
このため、水晶振動子の用途、使用環境、設置場所の条件によっては、中心点Ｃから遠方にある半田接続部に図１０に示した如き亀裂（クラック）が形成される虞があった。即ち、例えば水晶振動子を車載用の回路基板上に搭載した場合等のように、過酷な使用環境にて使用した場合には、振動、衝撃に加えて、高温、低温に曝されるため、ヒートサイクルに起因した半田接続部の耐久性が問題となる。水晶振動子に求められるスペックの一つとして、ヒートサイクル試験の要求を満たす必要があるが、パッケージ底面中心点Ｃから最も遠方にある半田接続部には応力が一カ所に集中し易い状態にあるため、この部分にヒートサイクルによる亀裂が発生し易く、スペックを満たさない不良品が発生することがあった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、パッケージの実装端子と回路基板のランド電極との接続強度を高め、クラックの発生を抑制することが可能な電子部品用パッケージと、それを用いた表面実装型電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
底面形状が略矩形の絶縁基板と、該絶縁基板の底面に形成された実装電極と、を備えた電子部品用パッケージであって、前記実装電極の所要位置に、前記絶縁基板が露出した溝部を形成した電子部品用パッケージを特徴とする。
【０００７】
このような電子部品用パッケージでは、実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに、接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］
前記実装電極は、前記絶縁基板の２つの対向する底辺に沿って夫々形成されている適用例１に記載の電子部品用パッケージを特徴とする。
【０００９】
このような電子部品用パッケージでは、絶縁基板の２つの対向する底辺に沿って夫々形成した実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１０】
［適用例３］
前記実装電極は、前記絶縁基板の底面四隅に夫々形成されている適用例１に記載の電子部品用パッケージを特徴とする。
【００１１】
このような電子部品用パッケージでは、絶縁基板の底面四隅に夫々形成した実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］
前記実装電極が夫々沿うように形成された前記絶縁基板の２つの対向する底辺と平行で且つ前記実装電極の中心を通る直線によって、前記実装電極を２つの電極領域に分割し、前記絶縁基板の中心側に位置する一方の電極領域の面積をＡ、他方の電極領域の面積をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなるような位置に前記溝部を形成した適用例２に記載の電子部品用パッケージを特徴とする。
【００１３】
このような電子部品用パッケージでは、実装電極のパッケージの中心より遠い位置に溝部を形成することで、絶縁基板の２つの対向する底辺に沿って夫々形成した実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１４】
［適用例５］
前記実装電極の頂点のうち、前記絶縁基板の端縁側に位置する２つ頂点同士を結ぶ対角線により前記実装電極を２つの電極領域に分割し、前記絶縁基板の中心側に位置する一方の電極領域の面積をＡ、他方の電極領域の面積をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなるような位置に前記溝部を形成した適用例３に記載の電子部品用パッケージを特徴とする。
【００１５】
このような電子部品用パッケージでは、実装電極のパッケージの中心より遠い位置に溝部を形成することで、絶縁基板の底面四隅に夫々形成した実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１６】
［適用例６］
前記絶縁基板の前記溝部と対応する位置に凹部を形成した適用例１乃至５の何れか一項に記載の電子部品用パッケージを特徴とする。
【００１７】
このような電子部品用パッケージでは、絶縁基板の溝部と対応する位置にそれぞれ凹部を形成することで、実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときの溝部における実装基板と回路基板との密着度を抑えることで、接続部にかかる応力を緩和できるので半田にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１８】
［適用例７］
適用例１乃至６の何れか一項に記載の電子部品用パッケージを用いて構成した表面実装型電子デバイスを特徴とする。
【００１９】
このような表面実装型電子デバイスでは、実装電極と回路基板のランド電極とを半田により接続したときに、接続部にかかる応力を緩和できるので、半田にクラックが発生するの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】
【００２０】
以下、本発明の電子部品用パッケージと、それを用いた表面実装型電子デバイスの実施の形態を説明する。
なお、本実施の形態では表面実装型電子デバイスとして表面実装型水晶振動子（以下、単に水晶振動子と称する）を例に挙げて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子の構成を示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
この図１に示す水晶振動子１は、電子部品用パッケージ（以下、単に「パッケージ」と称する）の上面凹所３内に励振電極を有する水晶振動素子１０を収容すると共に、パッケージ２の凹所３を金属蓋１１により封止した構成を備えている。
パッケージ２は、底面形状が略矩形の絶縁基板４と、この絶縁基板４の底面に形成された実装電極５とを備える。
パッケージ２を形成する絶縁基板４はセラミックシート等のシート状の絶縁材料を積層して形成される。凹所３内部には水晶振動素子１０と電気的に接続される２つの内部パッド６を備えている。
絶縁基板４の略矩形の底面には、図１（ｂ）に示すように、２つの対向する底辺２ａ、２ｂに沿って夫々実装電極５、５が形成されている。実装電極５は、膜厚が例えば２０〜３０μｍ程度の金属膜である。
実装電極５は、底辺２ａ、２ｂの略中央にそれぞれ形成されているキャスタレーション２０内の図示していない導体膜と接続されている。またこれら実装電極５は対応する凹所３内の各内部パッド６と夫々導通している。
そして、本実施の形態では、このパッケージ２の底面に形成した実装電極５に、それぞれ絶縁基板４が露出した溝部７を形成するようにしている。
上記のように構成される第１の実施形態の水晶振動子１を、セット（装置）側の回路基板（プリント基板）１５上に表面実装する際には、回路基板１５のランド電極１６上に実装電極５を一対一の関係で対応させたうえで半田１７により接続する。
【００２１】
図２（ａ）（ｂ）は、本実施形態の水晶振動子１と回路基板１５との接続部の拡大図、図２（ｃ）は従来の水晶振動子と回路基板１５との接続部の拡大図である。
図２（ｃ）に示す従来の水晶振動子１００を回路基板１５上に表面実装した場合には、パッケージ１０１と回路基板１５の熱膨張係数の違いにより、ヒートサイクル等により温度が変化した場合には実装電極１０２の全面に応力が加わることになる。特に、パッケージ１０１の中心からより離れた実装電極の端部において応力歪みが最大であった。
これに対して、図２（ａ）に示すように、本実施形態の水晶振動子１を回路基板１５上に表面実装した際には、パッケージ２と回路基板１５の熱膨張係数の違いにより、従来同様、温度変化が生じた場合には実装電極５の全面に応力が加わることになるが、実装電極５にパッケージ２の絶縁基板４が露出した溝部７を設けたことで、溝部７により実装電極５に加わる応力が分離され、実装電極５の端部にかかる応力を緩和できることがわかった。これは実装電極５にパッケージ２の絶縁基板４が露出した溝部７、即ち半田１７との密着力が弱い領域を形成しておくことで、応力が加わったときに溝部７より外側に形成された実装電極５が弾性変形することにより、実装電極５の端部に加わる応力が抑制されることによるものである。
また、図２（ｂ）に示すように、実装電極５に形成した溝部７と対応する絶縁基板４に凹部４ａを形成すると溝部７における半田１７の密着力を弱めることができる。
【００２２】
また、図１に示す水晶振動子１において実装電極５に形成する溝部７は、図３に示すように、実装電極５、５が夫々沿うように形成されたパッケージ２を構成する絶縁基板４の２つの対向する底辺２ａ、２ｂと平行で、且つ実装電極５の中心を通る直線Ｘによって、実装電極５、５を２つの電極領域５ａ、５ｂに分割し、パッケージ２の中心側に位置する電極領域５ａの面積をＡ、電極領域５ｂの面積をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなるような位置に溝部７を形成するようにした。つまり、溝部７は実装電極５の中心を通る直線Ｘよりパッケージ２の端部側に形成するようにした。
このように溝部７を実装電極５の中心よりパッケージ２の端部側に形成すると、実装電極５と回路基板１５のランド電極１６とを半田１７により接続したときに最も大きな応力がかかる端部側の応力を緩和できるので、半田１７にクラックが発生するのをより確実に抑制することができる。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子の底面図である。なお、正面図は図１（ａ）と同一であるため図示は省略する。また同一部位には同一符号を付して説明は省略する。
図４に示す水晶振動子１においては、パッケージ２の略矩形の底面の四隅に実装電極５を備えると共に、凹所３内部には水晶振動素子１０と電気的に接続される２つの内部パッド６を備え、各内部パッド６は夫々対応する実装電極５と導通している。水晶振動素子１０上の電極と導通しない他の２つの実装電極５は例えばアース電極である。またパッケージ２の角部にはそれぞれキャスタレーション２０が形成され、各実装電極５はキャスタレーション２０内の図示していない導体膜と接続されている。
第２の実施の形態では、このパッケージ２の底面四隅に形成した実装電極５にそれぞれパッケージ２の絶縁基板４が露出した溝部７を形成するようにしている。
上記のように構成される第２の実施形態の水晶振動子１を、セット（装置）側の回路基板１５上に表面実装する際には、第１の実施形態と同様、回路基板１５のランド電極１６上に実装電極５を一対一の関係で対応させた上で半田１７によって接続するようにしている。
このように構成される水晶振動子１を回路基板１５に実装した際にも、パッケージ２と回路基板１５の熱膨張係数の違いにより、従来同様、温度が変化した場合には実装電極５の全面に応力が加わることになるが、実装電極５にパッケージ２の絶縁基板４が露出した溝部７を設け、半田１７との密着性が小さい部位を形成することで、溝部７により実装電極５に加わる応力を分離させ、実装電極５の端部にかかる応力を緩和できることがわかった。
【００２４】
また、図４に示す実装電極５に形成する溝部７は、図５に示すように、各実装電極５の４つの頂点のうち、パッケージ２を構成する絶縁基板４の端縁側に位置する２つ頂点同士を結ぶ対角線Ｙにより各実装電極５を夫々２つの電極領域５ａ、５ｂに分割し、パッケージ２の中心側に位置する一方の電極領域５ａの面積をＡ、他方の電極領域５ｂの面積をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるような位置に溝部７を形成するようにした。
このように溝部７を実装電極５の中心よりパッケージ２の端部側に形成すると、実装電極５と回路基板１５のランド電極１６とを半田１７により接続したときに最も大きな応力がかかる端部側の応力を緩和できるので、半田１７にクラックが発生するのをより確実に抑制することができた。
【００２５】
また、本実施形態の水晶振動子１と特許文献とを比較すると、特許文献１はパッケージの形状が円形であるため、回路基板に実装したときに、デッドスペース（無駄な空間）が生じやすい。これに対して、本実施形態の水晶振動子は、パッケージ２の形状が略矩形であるため、デッドスペースが発生しにくく高密度実装という観点から好ましい。
また特許文献２のように導体をメッシュ状またはストライプ状に形成した場合は、接続面積が大きく減少するため、半田クラックを防止する応力緩和の効果以上に接続強度が弱くなるおそれがある。これに対して、本実施形態の水晶振動子１は、少なくとも溝部７を１つ形成するだけでよいため、接続面積が大きく減少することがないので接続強度を落とすことなく応力緩和を図ることができる。
また特許文献３のように側面の導電膜と下面の端子パッドとを分離した場合は、側面の導電膜に半田が付かなくなるおそれがある。これに対して、本実施形態の水晶振動子１は底面の実装電極と側面の導電膜を分離する必要がないため、側面の導電膜に半田が付かなくなるといったおそれがない。
【００２６】
図６（ａ）（ｂ）は、第３の実施形態に係る水晶振動子のパッケージ底面図であり、（ａ）は２つの実装電極を備えたパッケージ底面図、（ｂ）は４つの実装電極を備えたパッケージ底面図である。なお、図１及び図４と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。これら図６（ａ）（ｂ）に示すパッケージ２では、各実装電極５に形成されている溝部７が応力分布に応じて円弧状に形成したものである。このように構成した場合は、実装電極５の端部にかかる応力をより緩和できる。
【００２７】
図７（ａ）（ｂ）は、第４の実施形態に係る水晶振動子のパッケージ底面図であり、（ａ）は２つの実装電極を備えたパッケージ底面図、（ｂ）は４つの実装電極を備えたパッケージ底面図である。図７（ａ）（ｂ）に示すパッケージ２では、各実装電極５に応力分布に応じて円弧状に形成した溝部７を複数設けたものである。このように構成した場合も、実装電極５の端部にかかる応力をより緩和できることがわかった。
図８は、第５の実施形態に係る水晶振動子のパッケージ底面図であり、この図８に示すパッケージ２では、各実装電極５に応力分布に応じて、図示するように実装電極５の両側から切欠状の溝部７を形成したものであり、この場合も実装電極５の端部にかかる応力を緩和できる。
【００２８】
なお、本実施形態では、凹所３を有するパッケージ２の上面に平板状の金属蓋１１を接合して水晶振動素子１０を気密封止しているが、パッケージ２の構造はあくまでも一例であり、例えばフラットなパッケージ基板（絶縁基板）の上面に素子搭載用パッド６を設け、この素子搭載用パッド６上に圧電振動素子１０を搭載したうえで、逆椀状（逆凹状）の金属蓋を接合して気密封止する場合にも適用可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、表面実装型電子デバイスとして、水晶振動子を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、本発明の電子部品用パッケージにＳＡＷ共振子を搭載して構成される各種圧電デバイス、あるいは半導体素子を搭載して構成される各種電子デバイスでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面実装型水晶振動子の構成を示した図である。
【図２】回路基板にパッケージを実装した際の要部拡大側面図である。
【図３】図１に示した水晶振動子の実装電極に形成する溝部の説明図である。
【図４】第２の実施形態に係る水晶振動子の底面図である。
【図５】図４に示した水晶振動子の実装電極に形成する溝部の説明図である。
【図６】第３の実施形態に係る水晶振動子の底面図である。
【図７】第４の実施形態に係る水晶振動子の底面図である。
【図８】第５の実施形態に係る水晶振動子の底面図である。
【図９】従来の表面実装型水晶振動子の底面図である。
【図１０】従来の表面実装型水晶振動子を回路基板上に半田接続した状態を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…水晶振動子、２…パッケージ、２ａ、２ｂ…底辺、３…凹所、４…絶縁基板、４ａ…凹部、５…実装電極、５ａ、５ｂ…電極領域、６…内部パッド、７…溝部、１０…水晶振動素子、１１…金属蓋、１５…回路基板、１６…ランド電極、１７…半田、２０…キャスタレーション
【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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【図６】
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【図７】
0005181755.tif 000008
【図８】
0005181755.tif 000009
【図９】
0005181755.tif 000010
【図１０】
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