(57)【要約】【目的】セラミック基板の平坦度に優れてバンプを用いた超音波熱圧着による接合を確実にし、小型化に適した表面実装発振器を提供する。【構成】一主面の周回する外周に金属膜を有して他主面に実装電極を有する矩形状のセラミック基板と、前記金属膜に開口端面が固着された凹状の金属カバーとからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板の一主面上にはＩＣチップがバンプを用いた超音波熱圧着によって固着され、前記ＩＣチップの上方には前記ＩＣチップと板面が対向した水晶片が配置された表面実装用の水晶発振器であって、前記セラミック基板は少なくとも中央領域に両主面を有した平板状である構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面の周回する外周に金属膜を有して他主面の４角部に実装電極を有する矩形状のセラミック基板と、前記金属膜に開口端面が固着された凹状の金属カバーとからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板の一主面上にはＩＣチップがバンプを用いた超音波熱圧着によって固着され、前記ＩＣチップの上方には前記ＩＣチップと板面が対向した水晶片が配置された表面実装用の水晶発振器であって、前記セラミック基板は少なくとも中央領域に両主面を有した平板状であることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
【請求項２】
前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックにおける対向する少なくとも一組の両辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には温度補償データの書込表面端子が形成された請求項１の表面実装用の水晶発振器。
【請求項３】
前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックの対向する一組の両辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には水晶振動子の検査端子が形成された請求項１の表面実装用の水晶発振器。
【請求項４】
前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックの各辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には、温度補償データの書込表面端子と水晶振動子の一対の検査端子が形成された請求項１の表面実装用の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶発振器(以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特にＩＣチップの接続を確実にして小型で安価な表面実装発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話を代表としてコンパクトな移動型の電子機器に、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、本出願人による表面実装発振器がある（特許文献１参照）。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの回路機能面（一主面）の図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。
【０００４】
表面実装発振器は密閉容器１内にＩＣチップ２と水晶片３とを収容してなる。密閉容器１はセラミック基板（実装基板）４と金属カバー５とからなる。セラミック基板４は矩形状とした平板状の第１セラミック４ａと開口部を有して凹部を形成する第２セラミック４ｂとを積層してなる。第１セラミック４ａは積層面側の表面（凹部底面）にＩＣチップ２と電気的に接続する回路端子６を有し、裏面の４角部に実装電極７を有する。
【０００５】
実装電極７はスルーホールによる側面電極７ｂ及び第１と第２セラミック４（ａｂ）との積層面を経て、ＩＣチップ２のＩＣ端子８が固着される回路端子６に電気的に接続する。側面電極７ｂは図示しないセット基板への実装時に半田フィレットを形成する。第２セラミック４ｂは周回する外周に封止用の金属膜９を有し、一端部両側に水晶保持端子１０を有する。金属カバー５は凹状とし、開口端面が第２セラミック４ｂの金属膜９上に接合される。例えば共晶合金ＡuＳn等の金属ロウ１１を用いた熱圧着によって接合される。
【０００６】
ＩＣチップ２は少なくとも発振回路を集積化し、回路機能面である一主面に複数のＩＣ端子８を有する。そして、第１セラミック４ａ上の回路端子６にバンプ１２を用いた超音波熱圧着によって固着される。これにより、ＩＣチップ２の各ＩＣ端子８と実装電極７及び水晶保持端子１０とが電気的に接続する。
【０００７】
ＩＣ端子８は少なくとも一対の水晶端子、及び電源、出力、アース、自動制御（ＡＦＣ）端子を有する。水晶片３は両主面に励振電極１３を有し、長さ方向の一端部両側に引出電極１４を延出する。そして、引出電極１４の延出した一端部両側が水晶保持端子１０に導電性接着剤１５等によって固着される。水晶保持端子１０はＩＣチップ２の水晶端子と電気的に接続する。電源、出力、アース、自動制御（ＡＦＣ）端子は実装電極７と電気的に接続する
【０００８】
このようなものでは、特に金属カバー５ａを凹状としてセラミック基板４の外周に接合するので、内積を大きくできる。逆に言えば、小型化を促進できる。例えば第５図に示したように、凹状とした積層セラミックからなる容器本体１に平板状の金属カバー５を接合した場合は、製造上の観点等から容器本体１の最上位層の枠幅は高さ寸法と同等以上にする必要がある。したがって、最上位層の枠幅ｄ２は必然的に大きくなる。ちなみに、容器本体１の最上位層の枠幅ｄ２を例えば0.35ｍｍとすると、金属カバー５の厚みｄ１は例えば0.08ｍｍとして格段に小さくできる。
【特許文献１】特開２００３−３１８６９０号公報
【特許文献２】実開平６−４８２１５号公報
【特許文献３】特開平８−３０７１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、ＩＣチップ２を固着して水晶片３の一端部を固着することから、平板状の第１セラミック４ａと開口部を有する第２セラミック４ｂとを積層する。通常では、第６図（ａ）に示したように、予め電極パターンが形成されてシート状とした平板状の第１セラミック生地４Ａと開口部を有する第２セラミック生地４Ｂを積層する。そして、これらを一体的に焼成した後、分割線Ｘ−Ｘに沿って分割し、個々のセラミック基板４を得る。
【００１０】
この場合、積層されたシート状のセラミック生地の両主面側から楔状の分割溝１６を設け「第６図（ｂ）、同図（ａ）の○囲み部の一部拡大図」、セラミック基板４独立的にして焼成する。これにより、焼成後の分割を容易にする。しかし、この場合には、第１セラミック４ａは平板状として、第２セラミック４ｂは開口部を有して枠状とする。
【００１１】
したがって、焼成時には、セラミック生地からのバインダの蒸発に伴う収縮力が、特に第２セラミック４ｂによる枠部上端に集中して開口面積を小さくする方向の外力Ｐが発生する。したがって、第１セラミック４ａは凹面状に湾曲する。これにより、セラミック基板４は、特に凹部底面の平坦度（平面精度）悪化する問題があった。
【００１２】
このことから、実装基板４の凹部底面（第１セラミックの表面）に、バンプ１２を用いた超音波熱圧着によってＩＣチップ２を固着する場合、第６図（ｃ）に示したように平坦度に欠けた凹面部では充分な押圧力が加わらず、固着強度を小さくする問題があった。この場合、電気的接触が損なわれるとともに、衝撃に対して剥離を引き起こす弊害を招く。ちなみに、凹部底面の平坦度は10〜15μｍ以下が望まれる。
【００１３】
（発明の目的）
本発明はセラミック基板の平坦度に優れてバンプを用いた超音波熱圧着による接合を確実にし、小型化に適した表面実装発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一主面の周回する外周に金属膜を有して他主面の４角部に実装電極を有する矩形状のセラミック基板と、前記金属膜に開口端面が固着された凹状の金属カバーとからなる密閉容器とを備え、前記セラミック基板の一主面上にはＩＣチップがバンプを用いた超音波熱圧着によって固着され、前記ＩＣチップの上方には前記ＩＣチップと板面が対向した水晶片が配置された表面実装用の水晶発振器であって、前記セラミック基板は少なくとも中央領域に両主面を有した平板状である構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成であれば、セラミック基板は中央領域を平板状として凹部を有しないので、開口部を有するセラミックを要しない。したがって、例えば積層とした場合でも、中央領域を平板状とした第１と第２セラミックを積層するので、前述した焼成時の枠部の収縮力に伴う湾曲を防止して平坦度を維持する。無論、単板の場合でも同じである。このことから、バンプを用いた超音波熱圧着による接合を確実にする。
【００１６】
（実施態様）
本発明の請求項２では、請求項１の前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックにおける対向する少なくとも一組の両辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には温度補償データの書込表面端子が形成される。
【００１７】
これによれば、温度補償データの書込表面端子は外周が開放した切欠部例えばコ字上に形成されるので、例えば特許文献３に示されるように中央領域に穴部設けたと合に比較し、書き込み用のプローブを当接しやすくする。この場合でも、請求項１と同様に中央領域を平板状とするので平坦度を維持する。この場合、切欠部を有するので焼成時に収縮力が作用するが、切欠部は外周領域なので全体的な湾曲に対する影響は小さい。なお、一組の対向する両辺のみならず、他組の両辺にも切欠部を設ければ、４個の書込端子を要する場合でも適用できる。
【００１８】
同請求項３では、前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックの対向する一組の両辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には水晶振動子の検査端子が形成される。この場合でも、請求項２と同様な効果を奏する。
【００１９】
同請求項４では、前記セラミック基板は前記実装電極を有する第１セラミックと前記ＩＣチップの固着される第２セラミックとを積層してなり、前記第１セラミックの各辺の中央部には外周が開放した切欠部を有し、前記切欠部によって露出した前記第２セラミックの積層面には、温度補償データの書込表面端子と水晶振動子の一対の検査端子が形成される。この場合でも請求項２と同様な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態、請求項１〜４に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はセラミック基板の平面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２１】
表面実装発振器は、前述したように、一主面の周回する外周に金属膜９を有する矩形状のセラミック基板４に、凹状の金属カバー５の開口端面を金属ロウ１１で接合した密閉容器１を備える。そして、密閉容器１内にＩＣチップ２と水晶片３とを収容してなる。水晶片３の長さはＩＣチップ２の同方向の長さよりも大きい。勿論、短くてもよい。但し、長い方が板面面積が大きいので設計を容易にする。
【００２２】
第1実施形態では、セラミック基板４は最小限の一層とし、両主面ともに水平面とした平板状とする。周回する金属膜９は例えば４角部の外周端から離間し、４角部の端面（側面）にはスルーホールによる側面電極７ｂが形成される。そして、セラミック基板４の一主面には回路端子６及び中継端子１７が形成される。
【００２３】
回路端子６はＩＣチップ２のＩＣ端子に対応して長さ方向の両側に４個ずつの計８個が形成される。そして、前述のように、少なくとも一対の水晶端子６（Ｘ1、Ｘ2）、及び電源６（Ｖcc）、出力６（Ｖout）、アース６（Ｅ）、自動周波数制御６（ＡＦＣ）端子を有する。ここでのＩＣチップ２は、発振回路とともに温度補償機構を集積化し、温度補償データを書き込む２個の書込端子を有する。これに対応して、回路端子６は２個の書込端子６（Ｗ1、Ｗ2）を有する。
【００２４】
中継端子１７はセラミック基板４の長さ方向の一端部両側に設けられ、回路端子６中の水晶端子６（Ｘ1、Ｘ2）に導電路１８によって電気的に接続する。セラミック基板４の他主面（外表面、底面）には、側面電極７ｂと接続した実装電極７を有する。そして、ＩＣ端子（回路端子６）中の電源６（Ｖcc）、出力６（Ｖout）、アース６（Ｅ）、自動周波数制御端子６（ＡＦＣ）と電気的に接続する。
【００２５】
また、他主面には書込端子６（Ｗ1、Ｗ2）に接続した書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2)が設けられる。書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2)は、両長辺の実装電極７間の中央に設けられ、温度補償データの書き込み用のプローブが当接する。そして、実装電極７及び書込表面端子７（ａｂ）とこれに対応する各回路端子６とは、ビアホール１９及び一主面の導電路１８によって接続する。金属膜９は実装電極７中のアース端子７（Ｅ）にビアホール１９によって電気的に接続し、ケースアースとする。
【００２６】
ビアホール１９は、回路下地パターン（回路端子６、中継端子１７、導電路１８及び実装電極７）を印刷によって形成時する際、印刷材を貫通孔に充填する。印刷材は例えばモリブテン（Ｍo）やタングステン（Ｗ）からなる。そして、セラミック生地とともに一体的に焼成した後、例えば回路パターン上にメッキによるニッケル（Ｎi）及び金（Ａu）を積層して形成される。これにより、貫通孔は閉塞されて密閉を維持する。
【００２７】
ＩＣチップ２は従来同様にバンプ１２を用いた超音波熱圧着によって、各ＩＣ端子８が回路端子６に接続する。水晶片３はセラミック基板１と長さ方向が一致し、引出電極１４の延出した一端部両側が一対の金属性のサポータ２０に導電性接着剤によって接続して保持される。サポータ２０は両端側が同方向に折曲して一端側の折曲部が中継端子１７に接続し、他端側の折曲部が水晶片３の一端部両側を保持する。
【００２８】
このような構成であれば、セラミック基板４は両主面を水平面とした平板状とするので、従来例のように焼成時には開口部をもった第２セラミックによっての収縮による凹面とはならず、水平面を維持できる。したがって、バンプ１２を用いた超音波熱圧着によっての回路端子６への電気的接続を確実にする。
【００２９】
また、金属カバー５とするので、従来同様に寸法を短縮して小型化を促進する。そして、セラミック基板４を平板状の単層として最小数なので、安価にできる。なお、底面に設けた書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2）は、セット基板に対する接続強度を高めるため、必要に応じて実装電極として適用できる。また、スルーホールによる４角部の側面電極７ｂ設けず、この分金属膜９を外周側に接近させて実質的な内積を大きくしてもよい。
【００３０】
（第２実施形態、特に請求項２及び３に相当）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は第１セラミックの平面図、同図（ｃ）は、表面実装発振器の底面図である。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００３１】
第２実施形態ではセラミック基板４を例えば二層とした第１と第２セラミック４（ａｂ）の積層基板とし、その他の構成は第１実施形態と概ね同一とする。ここでの、実装電極７が形成される第１セラミック４ａは対向する一組の両辺の中央部に外周が開放した例えばコ字状の切欠部２１を有し、中央領域を板状とする。ＩＣチップ２が固着される第２セラミック４ｂは全面的に平板状とする。
【００３２】
第１セラミック４ａの実装電極７は側面電極７ｂを有して第１セラミック４ａの４角部に設けられる。なお、第１図（ｃ）では便宜的に側面電極７ｂは省略してある。各実装電極７は従来例と同様に気密を確実にするため、ビアホール及び積層面を経た導電路によって各回路端子６中の電源６（Ｖcc）、出力６（Ｖout）、アース６（Ｅ）、自動周波数制御端子６（ＡＦＣ）と電気的に接続する。書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2）は切欠部２１に対応した第２セラミック４ｂの積層面に設けられ、書込端子６（Ｗ1、Ｗ2）に同様にして電気的に接続する。
【００３３】
このような構成であれば、第１セラミック４ａの両辺の中央部に切欠部２１を有するものの、外周領域であるとともに切欠部２１の面積よりも第１セラミック４ａの面積は大きい。したがって、従来例のように焼成時の収縮力による外力が作用しても、第２セラミック４ｂを湾曲面にするには至らず、平坦度を維持する。これにより、第１実施形態と同様に、バンプ１２を用いた超音波熱圧着による接続を確実にする。
【００３４】
そして、書込表面端子７(Ｗ1、Ｗ2)はセラミック基板４の外周に設けた切欠部２１に形成したので、セット基板とは接触することなく独立性を維持する。そして、切欠部２１は外周が開放する。したがって、中央部に穴部（凹所）を設けた場合に比較し、書き込み用のプローブを当接しやく作業性を向上できる。
【００３５】
なお、この実施形態では、、両辺の切欠部２１には温度補償データの書込表面端子７（Ｗ１、Ｗ2）を設けたが、これの代わりに水晶片３の引出電極１４と接続した中継端子１７及び図示しない導電路を経て電気的に接続する水晶検査端子７（Ｑ1、Ｑ2）を設けることもできる。これにより、水晶片３を密閉封入した水晶振動子の電気的特性を独立的に測定できる。また、ＩＣチップ２に書込端子が２個ある場合を示したが、書込端子が１個の場合には、第１セラミックの少なくとも一辺に切欠部があればよいことは勿論である。
【００３６】
（第３実施形態、特に請求項２〜４に相当）
第３図は本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａ）は第１セラミックの平面図、同図（ｂｃ）は表面実装発振器の底面図である。なお、第１及び第２実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００３７】
第３実施形態では、前述した第２実施例での実装電極７の形成される第１セラミック４ａは、各辺の中央部に切欠部２１を有する「第３図（ａ）」。そして、各切欠部２１によって露出した第２セラミック４ｂには書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3、Ｗ4）の計４個を形成する「第３図（ｂ）」。このようにすれば、ＩＣチップ２に４個の書込端子を必要とする場合に適用できる。
【００３８】
また、例えば一組の対向する両辺の切欠部２１には書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2）を、他組の対向する両辺には水晶検査端子７（Ｑ1、Ｑ２）を設けることもできる［第３図（ｃ）」。このようにすれば、書込表面端子７（Ｗ1、Ｗ2）及び水晶検査端子７（Ｑ1、Ｑ２）のいずれも底面に形成できるので、例えば測定時具を統一できて好都合となる。
【００３９】
これらの場合でも、第１及び第２実施形態と同様に、切欠部２１を第１セラミック４ａの外周領域に設けてＩＣチップ２の搭載される中央領域は平板とするので、焼成時に収縮力が作用しても湾曲することを抑制する。また、いずれの実施例でも中心線に対しても対称とするので、無理な応力が作用しない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はセラミック基板の平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は第１セラミックの平面図、同図（ｃ）は、表面実装発振器の底面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａ）は第１セラミックの平面図、同図（ｂｃ）は表面実装発振器の底面図である。
【図４】従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は水晶片３の平面図、同図（ｃ）はＩＣチップの回路機能面（一主面）の図である。
【図５】他の従来例を説明する表面実装発振器の断面図である。
【図６】従来例の問題点を説明する図で、同図（ａ）シート状のセラミック生地の断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の○囲み部分の一部拡大断面図、同図（ｃ）はＩＣチップを装着した一部断面図ある。
【符号の説明】
【００４１】
１  密閉容器、２  ＩＣチップ、３  水晶片、４  セラミック基板、５  金属カバー、６  回路端子、７  実装電極、８  ＩＣ端子、９  金属膜、１０  水晶保持端子、１１  金属ロウ、１２  バンプ、１３  励振電極、１４  引出電極、１５  導電性接着剤、１６  分割溝、１７  中継端子、１８  導電路、１９  ビアホール１９、２０  サポータ。
【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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