(57)【要約】【課題】  アンダーフィル剤の充填またはワイヤボンディングの接続が容易で、小型化を図ることができる水晶発振器を提供することにある。【解決手段】  回路基板５の表面上にスペーサ部品を構成する複数のコネクタチップ１７を固定する。複数のコネクタチップ１７は、第１のユニット１と第２ニット３とが積み重なる方向と直交する横方向から、集積回路素子７が見えるように、分散して配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の表面上に配置された集積回路素子と前記回路基板の前記表面の周縁部上に固定されたスペーサ手段とを有する第１のユニットと、
前記集積回路素子との間に所定の間隔をあけた状態で前記スペーサ手段の上に固定され且つ内部に水晶振動子を有する第２のユニットとを備え、
前記集積回路素子と前記水晶振動子とが電気的に接続された水晶発振器であって、
前記スペーサ手段は、前記第１のユニットと前記第２のユニットとが積み重なる方向と直交する横方向から、前記集積回路素子が見えるように、分散して配置された２以上のスペーサ部品から構成されていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記集積回路素子は、前記回路基板に表面実装されており、
前記回路基板と前記集積回路素子との間の機械的な接合を補強するために、少なくとも前記回路基板と前記集積回路素子との間に電気的な絶縁性を有する補強用充填剤が充填されており、
前記スペーサ部品は、電気的な絶縁性を有する基材の表面に導電層が形成された複数のコネクタチップ部品から構成され、前記導電層が前記集積回路素子と前記水晶振動子との間の電気的な接続の一部に利用されてい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３】
前記集積回路素子は、前記回路基板にワイヤボンディングにより電気的に接続されており、
前記スペーサ部品は、電気的な絶縁性を有する基材の表面に導電層が形成された複数のコネクタチップ部品から構成され、前記導電層が前記集積回路素子と前記第２のユニットの電極との間の電気的な接続に利用されてい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４】
前記基材はセラミックからなり、前記導電層はメッキ層から構成されている請求項２または３に記載の水晶発振器。
【請求項５】
前記基材は四角柱の形状を有しており、前記導電層は前記四角柱の周方向に連続する三つの外面上に連続して形成されており、
前記導電層が形成されている外面が、前記回路基板の表面と前記第２のユニットとの間に形成される間隙に臨むように、前記複数のスペーサ部品が配置されている請求項４に記載の水晶発振器。
【請求項６】
前記基材は四角柱の形状を有しており、２つの前記導電層が前記四角柱の両端上に形成されており、前記導電層は前記四角柱の周方向に連続する三つの外面上に連続して形成されており、
前記導電層が形成されている外面が、前記回路基板の表面と前記第２のユニットとの間に形成される間隙に臨むように、前記複数のスペーサ部品が配置されており、
少なくとも１つの前記スペーサ部品が、前記回路基板の表面の周縁部に沿って前記２つの導電層が並ぶように配置されている請求項４に記載の水晶発振器。
【請求項７】
前記スペーサ部品が、複数のバンプから構成され、前記バンプが前記集積回路素子と前記水晶振動子との間の電気的な接続の一部に利用されていることを特徴とする請求項１に記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第２９６０３７４号公報等には、セラミック製の第１の容器と第２の容器とが上下に重ねられて構成された水晶発振器が示されている。第１の容器は、底壁の表面上に配置された集積回路素子と、底壁の周縁部上に固定された環状の周壁（スペーサ手段）とを有している。第２の容器は、集積回路素子との間に所定の間隔をあけた状態で第１の容器の周壁の上に第１の容器の開口部を完全に覆うように固定されている。第２の容器内には水晶ブランクからなる水晶振動子が収納されている。
【０００３】
この種の水晶発振器においては、第１の容器の底壁と集積回路素子との間の機械的な接合を補強するために、少なくとも底壁の表面と集積回路素子との間に電気的な絶縁性を有する補強用充填剤（アンダーフィル剤）を充填している。また、この種の水晶発振器基板には、集積回路素子の電極と第１の容器上に形成された電極とをワイヤボンディングにより電気的に接続するタイプの水晶発振器もある。
【特許文献１】特許第２９６０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のように例えば、ノズルを用いてアンダーフィル剤を充填する場合には、全体の寸法が小さくなればなるほど、ノズルが容器の周壁と接触して、作業性が悪くなる問題が生じる。そのためアンダーフィル剤を十分に充填するためには、水晶発振器の大きさを小さくすることに限界があった。
【０００５】
また、ワイヤボンディングで接続を行うタイプの水晶発振器でも、全体の寸法が小さくなると、ワイヤボンディングを施すキャピラリーが容器の周壁と接触して、ボンディング作業がスムーズに実行できなくなるおそれがある。そのため、ワイヤボンディングを実施するタイプの水晶発振器でも、小型化を図るのに限界があった。
【０００６】
本発明の目的は、小型化が容易な水晶発振器を提供することになる。
【０００７】
本発明の他の目的は、アンダーフィル剤の充填が容易な水晶発振器を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ワイヤボンディングによる接続が容易な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】
【０００９】
本発明が改良の対象とする水晶発振器は、回路基板の表面上に配置された集積回路素子と回路基板の表面の周縁部上に固定されたスペーサ手段とを有する第１のユニットと、集積回路素子との間に所定の間隔をあけた状態でスペーサ手段の上に固定され且つ内部に水晶振動子を有する第２のユニットとを備えている。回路基板としては、どのような材質のものを用いてもよい。集積回路素子と水晶振動子とは電気的に接続されている。本発明では、スペーサ手段を、第１のユニットと第２のユニットとが積み重なる方向と直交する横方向から、集積回路素子が見えるように、分散して配置された２以上のスペーサ部品から構成する。本発明のように、分散配置した２以上のスペーサ部品によりスペーサ手段を構成すると、集積回路素子の周囲がスペーサ手段によって完全に囲まれることがない。そのため、例えば、回路基板と集積回路素子との間の機械的な接合を補強する補強用充填剤（アンダーフィル剤）を充填する場合には、従来のように容器の周壁に妨げられることなく、ノズルを回路基板と集積回路素子との間に近づけることが可能になり充填作業が容易になる。またワイヤボンディングを用いるタイプの水晶発振器であっても、集積回路素子の周囲が完全に囲まれていない場合には、ボンディング作業が容易になる。このように作業が容易になると、従来よりも、水晶発振器の寸法を小型化することが可能になる。
【００１０】
また、２以上のスペーサ部品は、電気的な絶縁性を有する基材の表面に導電層を形成してなる複数のコネクタチップ部品により構成することができる。この場合には、導電層を集積回路素子と水晶振動子との間の電気的な接続の一部に利用することができる。したがって、このようにすれば、安価なコネクタチップ部品を、安価な回路基板の上に実装することにより、従来のセラミック製の容器と同等の機能を果たす構造を安価に実現することができる。またコネクタチップ部品は電気接続手段としても用いることができるので、配線構造を備えた高価なセラミック製の容器を用いる場合と比べて、水晶発振器を安価に製造することができる。
【００１１】
このようなコネクタチップ部品としては、基材がセラミックからなり、導電層がメッキ層から構成されているものを用いることができる。この構造のコネクタチップ部品は、すでに市販されており、安価に入手が可能なため、価格の低減化に効果を発揮する。
【００１２】
なお使用する基材が四角柱の形状を有している場合には、導電層は四角柱の周方向に連続する三つの外面上に連続して形成するのが好ましい。このようなコネクタチップ部品をスペーサ部品として使用する場合には、導電層が形成されている外面が、前記回路基板の表面と前記第２のユニットとの間に形成される間隙に臨むように、複数のスペーサ部品を配置するのが好ましい。このようにすれば、導電層が水晶発振器の内部に位置しているので、外部のノイズを受信し難い。
【００１３】
また、スペーサ部品として用いるコネクタチップ部品として、回路基板の表面の一辺の周縁部に沿って２つの導電層が並ぶ構造のものを用いることができる。このような構造のコネクタチップ部品を用いると、スペーサ部品の数を少なくできるので第１のユニットの構成が簡単になる。
【００１４】
またスペーサ部品を複数のバンプから構成することも可能である。スペーサ部品としてバンプを用いると、集積回路素子と水晶振動子との間の電気的な接続に用いるバンプをスペーサ部品として利用することができるので、特別にスペーサ部品を用意する必要がない。スペーサ部品は、第１のユニットと第２のユニットとの対向方向に複数のバンプを積み重ねて構成しても構わない。なお、バンプとは、フリップチップボンディング法により形成されるボール形状の金属体の接合部材である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回路基板の表面に２以上のスペーサ部品を配置することにより、第１のユニットの容器に相当する構造を構成することができる。そして集積回路素子の周囲がスペーサ部品によって完全に囲まれていないため、組立の際の作業が容易になる。そのため水晶発振器の寸法を小型化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の水晶発振器の実施の形態の例を詳細に説明する。図１は、本発明の水晶発振器の第１の実施の断面図であり、図２は、後述する第１のユニット１の平面図（第２のユニット３を重ねる前の平面図）である。両図に示すように、本例の水晶発振器は、第１のユニット１と第２のユニット３とが重ねられて構成されている。第１のユニット１は、回路基板５と集積回路素子７とスペーサ手段９とを有している。回路基板５は、セラミックやガラスエポキシ基板等の基板本体の表面上にメッキ等からなる回路パターンが形成されて構成されている。なお回路基板５の回路パターンには、後に説明するスペーサ部品として用いるコネクタチップを半田付けする目的と、集積回路素子７と第２のユニットとの電気的な接続の目的に使用される複数の電極も含まれている。
【００１７】
集積回路素子７は、ＩＣチップにより構成されており、回路基板５上に表面実装されている。具体的には、集積回路素子７の所定の複数の電極が、回路基板５の回路パターン上の所定の複数の電極にバンプ１１を用いてそれぞれ接続されている。そして、回路基板５と集積回路素子７との間の間隙を含む回路基板５上には、補強用充填剤（アンダーフィル剤）１３が充填されている。アンダーフィル剤１３は、回路基板５と集積回路素子７との間のバンプが破損するのを防止して回路基板５と集積回路素子７との間の機械的な接合を補強している。このアンダーフィル剤１３は、流動性を有する状態でノズルを用いて回路基板５上に充填される。そして、充填後は、７０℃以上で加熱することにより硬化する。
【００１８】
本実施の形態で用いるスペーサ手段９は、４個のコネクタチップ部品１５からなるスペーサ部品により構成されている。４個のコネクタチップ部品１５は、矩形状の回路基板５の表面の周縁部の４つの角部上に設けた図示しない電極上に半田付けや導電性接着剤を用いて固定されている。
【００１９】
図３は、本実施の形態で使用する１つのコネクタチップ部品１５の斜視図である。このコネクタチップ部品１５は、基材１７の表面の一部に３つの導電層１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが形成されて構成されている。基材１７は、セラミックからなる四角柱の形状を有しており、６つの外面１７ａ〜１７ｆを有している。基材１７の外面１７ａと外面１７ｃとが対向する高さ方向の寸法は、集積回路素子７の高さ方向の寸法より大きく設定されている。導電層１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、いずれもニッケルメッキの上に半田メッキが形成された多層のメッキ層から構成されている。そして導電層は、四角柱の基材１７の周方向に連続する三つの外面１７ａ，１７ｂ，１７ｃ上に連続して形成されている。導電層１９Ａ，１９Ｃは、基材１７の四角柱の基材の厚み方向の両面上に形成され、導電層１９Ｂは導電層１９Ａ及び１９Ｃとつながっている。回路基板５の四隅に固定される４個のコネクタチップ部品１５は、導電層１９Ｂが形成されている外面１７ｂが、回路基板５の表面と第２のユニット３との間に形成される間隙に臨むように配置されている。このようにすれば、導電層１９Ｂが水晶発振器の内部に位置しているので、外部のノイズを受信し難い。そして、４個のコネクタチップ部品１５のそれぞれの導電層１９Ｃは、回路基板５の表面の４つの角部上に設けた電極に半田または導電性接着剤からなる導電性接続層２１により固定されている。
【００２０】
図１に示すように、第２のユニット３は、金属製の容器構成体２３と水晶振動子を構成する水晶ブランク２５とを有している。容器構成体２３は、底壁部２７と上壁部２９と底壁部２７の周縁部と上壁部２９の周縁部とを連結する連結壁部３１とを有している。底壁部２７の裏面の角部領域が、半田層３１により４個のコネクタチップ部品１５上にそれぞれ固定されて、第２のユニット３が第１のユニット１に重合されている。前述したように、基材１７の外面１７ａと外面１７ｃとが対向する高さ方向の寸法は、集積回路素子７の高さ方向の寸法より大きく設定されているので、第２のユニットは、集積回路素子７との間に所定の間隔をあけた状態で４個のコネクタチップ部品１５上に固定されることになる。なお容器構成体２３の底面には、水晶ブランクの電極と電気的接続された一対の電極が設けられており、これらの電極が前述の４つのコネクタチップ１５の少なくとも２つと電気的に接続されている。
【００２１】
水晶ブランク２５は、底壁部２７と上壁部２９とに囲まれた領域内において振動可能になるように、その一端が銀ペーストからなる固定部３３により底壁部２７上に固定されている。そして、底壁部２７は、半田層３１と水晶ブランク２５の固定部３３とが電気的に接続されるように回路基板により形成されている。このため、水晶ブランク２５と集積回路素子７とは、固定部３３、底壁部２７の回路パターン、半田層３１、コネクタチップ部品１５の導電層１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ、導電層２１、回路基板５の回路パターン及びバンプ１１を介して電気的に接続されている。
【００２２】
また、このように、第２のユニット３が第１のユニット１の上に重ねて配置されることにより、スペーサ手段９（４個のコネクタチップ部品１５）は、第１のユニット１と第２のユニット３とが積み重なる方向と直交する横方向から、回路基板５の表面と集積回路素子７との間に形成される間隙が見えるように、分散して配置されることになる。
【００２３】
本例の水晶発振器によれば、集積回路素子７の周囲がスペーサ手段によって完全に囲まれることがない。そのため、ノズルを用いてアンダーフィル剤１３を充填する際に、従来のように容器の周壁に妨げられることなく、ノズルを回路基板５と集積回路素子７との間に近づけることが可能になり充填作業が容易になる。したがって第１のユニットを小型化した場合でも、アンダーフィル剤の充填作業が容易になる。
【００２４】
図４は、本発明の第２の実施の形態の水晶発振器の第１のユニット１０１の平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。本例の水晶発振器は、スペーサ手段を除いて第１の実施の形態の水晶発振器と同じ構造を有している。本例で用いるスペーサ手段１０９は、２個のコネクタチップ部品１１５により構成されている。この２個のコネクタチップ部品１１５は、回路基板１０５の長手方向と直交する２辺に沿って回路基板１０５の表面上に固定されている。
【００２５】
図５は、１つのコネクタチップ部品１１５の斜視図である。このコネクタチップ部品１１５は、細長い角柱上の基材１１７の表面の一部に６つの導電層１１９Ａ〜１１９Ｆが形成されて構成されている。基材１１７は、セラミックからなる細長い四角柱の形状を有しており、６つの外面１１７ａ〜１１７ｆを有している。そして基材１１７の外面１１７ａと外面１１７ｃとが対向する高さ方向の寸法は、集積回路素子１０７の高さ方向の寸法より大きく設定されている。導電層１１９Ａ〜１１９Ｆは、前述の導電層１９Ａ〜１９Ｃと同様にメッキ層から形成されている。導電層１１９Ａ〜１１９Ｆの内、３つの導電層１１９Ａ，１１９Ｂ，１１９Ｃは、基材１１７の長手方向の一方の端部において、四角柱の周方向に連続する三つの外面１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ上に連続して形成されている。また、導電層１１９Ａ〜１１９Ｆの内、別の３つの導電層１１９Ｄ，１１９Ｅ，１１９Ｆは、基材１１７の長手方向の他方の端部において、四角柱の周方向に連続する三つの外面１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ上に連続して形成されている。このため、導電層１１９Ａ，１１９Ｄと導電層１１９Ｃ，１１９Ｆとは、基材１１７の四角柱の両端上に形成されることになる。２個のコネクタチップ部品１１５は、導電層１１９Ｂ，１１９Ｅが形成されている外面１１７ｂが、回路基板１０５の表面と第２のユニット１０３との間に形成される間隙に臨むように配置されている。これにより、１つのコネクタチップ部品１１５は、回路基板１０５の表面の周縁部に沿って２つの導電層（１１９Ａ，１１９Ｂ，１１９Ｃ）（１１９Ｄ，１１９Ｅ，１１９Ｆ）が並ぶように配置されることになる。この実施の形態のように、両端にそれぞれ導電層を備えたコネクタチップ１１５をスペーサ手段として用いると、スペーサ部品の数を減らすことができる。その結果、部品点数を減らすことができて、組立が容易になる利点が得られる。
【００２６】
図６は、本発明の第３の実施の形態の水晶発振器の第１のユニット２０１の平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。本例の水晶発振器は、スペーサ手段を除いて第１の実施の形態の水晶発振器と同じ構造を有している。本例で用いるスペーサ手段２０９は、４個のバンプ２１５により構成されている。
【００２７】
図７は、本発明の第４の実施の形態の水晶発振器の第１のユニット３０１の平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。本例の水晶発振器は、集積回路素子を除いて第１の実施の形態の水晶発振器と同じ構造を有している。本例で用いる集積回路素子３０７は、ワイヤボンディング３０８により回路基板３０５に電気的に接続されている。本例の水晶発振器では、集積回路素子３０７及びワイヤボンディング３０８の全体を覆うように、エポキシ系の絶縁樹脂３１０が回路基板３０５上に充填されている。
【００２８】
本例の水晶発振器によれば、集積回路素子３０７の周囲がスペーサ手段によって完全に囲まれることがないため、ワイヤボンディングを供給するキャピラリーがスペーサ手段３０９と接触するおそれが低くなる。そのため、ワイヤボンディングの作業が容易になる。また、ワイヤボンディングを確実に実施できるよう程度に水晶発振器の大きさを設定する必要がなく、水晶発振器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の水晶発振器の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の水晶発振器の第１のユニットの平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の水晶発振器に用いる１つのコネクタチップ部品の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の水晶発振器の第１のユニットの平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の水晶発振器に用いる１つのコネクタチップ部品の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の水晶発振器の第１のユニットの平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の水晶発振器の第１のユニットの平面図（第２のユニットを重ねる前の平面図）である。
【符号の説明】
【００３０】
１  第１のユニット
３  第２のユニット
５  回路基板
７  集積回路素子
９  スペーサ手段
１３  補強用充填剤（アンダーフィル剤）
１５  コネクタチップ部品
１７  基材
１７ａ〜１７ｆ  外面
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ  導電層
２５  水晶振動子（水晶ブランク ）
【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】
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