(57)【要約】【課題】ＩＣを実装した実装基板に圧電振動子を半田ボールの溶融と硬化で正確な位置で強固に接合した圧電発振器の信頼性向上と、製造工程での圧電振動子の振動特性の測定作業を容易にする。【解決手段】圧電振動子である水晶振動子２の外部端子２７が、その全部または一部を当該外部端子２７の矩形部分とは電極材欠如部２９で分離した略円形としてその矩形内に含めると共に、ＩＣチップ３３の実装基板３の接続端子３６と略同等又は若干小さめの大きさの略円形でかつ当該接続端子３６と対向する位置に設けられた半田接合部２７ｂを有し、前記実装基板３の接続端子３６に載置した半田ボール４の溶融と硬化で半田柱４０を作り、当該接続端子３６と水晶振動子２の外部端子２７の半田接合部２７ｂとの間を自己整列で強固に接合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子の容器本体の底面に設けた複数の外部端子と、発振回路を構成するＩＣチップを搭載した実装基板の上面に設けた複数の接続端子とを半田ボールの溶融と硬化で接合してなる表面実装型圧電発振器において、
前記圧電振動子の外部端子の外形は矩形で、その複数個の面積全体は前記圧電振動子の底面の面積の大部分を占める大きさであり、
前記実装基板の接続端子は、その外形が接合工程で載置する半田ボールの直径と同等もしくは若干小さい略円形で、前記圧電振動子の外部端子に対向して形成されており、
前記圧電振動子の外部端子は、矩形部分と当該矩形部分とは前記底面上で分離し、前記実装基板の接続端子と略同等の大きさの略円形でかつ当該接続端子と対向する位置に設けられた半田接合部を有し、
前記実装基板の接続端子に載置した半田ボールの溶融で自己整列で硬化し、略軸対称で両電極間を橋絡する半田フィレットを形成し、前記実装基板の接続端子と前記圧電振動子の外部端子の前記半田接合部との間を接合してなることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電振動子の外部端子の前記半田接合部以外は、前記圧電振動子の検査端子部とすることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記半田接合部は、その全部が前記矩形内に含まれることを特徴とする水晶発振器。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記半田接合部は、その一部が前記矩形内に含まれることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記圧電振動子の容器本体の内部と側面に、前記半田接合部と前記検査端子部とを電気的に接続する導電接続路を有することを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発振器に係り、特に、圧電振動子とこの圧電振動子と共に発振回路を構成する集積回路チップ（ＩＣチップ）を半田ボール等の低融点金属材により接続して発振器とした表面実装型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や所謂タブレットなどの携帯情報端末、あるいは車載の各種電子機器の普及に伴って、これらの機器に搭載される電子部品の多くは表面実装型デバイス（Surface Mounting Device）と称する小型かつ低背な部品とされるようになった。表面実装型デバイスは、その腹面（実装基板との対向面）に平坦な接続端子（表面実装端子）を備え、実装基板の表面に形成された端子パッド（ランド、或いはランドパターンとも称する）に面―面対応で半田膜を介して接続される。
【０００３】
圧電材料としては水晶が一般的なので、ここでは、圧電振動子を水晶振動子、水晶振動子を用いた圧電発振器を水晶発振器として説明する。しかし、本発明は、このような圧電発振器に限るものではなく、ＳＡＷフィルタなどの圧電関連部品、その他の部品内外で半田ボール等の低融点金属材を用いた接続構造を有する各種の電子回路部品にも同様に適用できるものである。
【０００４】
ここで例として説明する水晶発振器は、小型・軽量であることから周波数や時間の基準源として、単体で、あるいは他の回路に組み込まれて、携帯機器を始めとした各種の電子機器に表面実装される。また、近年、車載機器のような衝撃や温度環境に変化の大きい電子機器では、経時変化やヒートサイクルに伴う熱膨張差、あるいは外力印加による基板歪等の応力変化に起因する半田クラックの発生、基板あるいは部品本体へのダメージを防止するための強固な半田接続構造を考慮することが求められている。
【０００５】
図７は、従来技術による表面実装型圧電発振器の例としての水晶発振器の一構成例を説明する模式断面図である。この水晶発振器１は、水晶振動子２とＩＣチップ３３を搭載した実装基板３で構成される。水晶振動子２は、セラミック材料を好適とする底壁層２１と枠壁層２２とからなる容器本体の当該枠壁層２２で囲まれた凹部に水晶片２４が収容されている。水晶片２４は水晶の薄片の両面に励振電極（図示せず）が形成されており、この励振電極から端縁に延びる引き出し電極（同じく、図示せず）を前記凹部の内底面（一主面）に設けられている一対の水晶保持端子２６に導電性接着剤２５を用いて固着されている。
【０００６】
水晶片２４を収納した凹部は金属板で形成した蓋体２３で密閉封止されて水晶振動子２としている。蓋体２３と枠壁層２２とは蓋体と同種の金属膜（後述）を介してシーム溶接等で封止される。なお、蓋体２３としては、水晶板、セラミック板、硬質樹脂板などの非金属材料を用いることもできる。底壁層２１の外底面（他主面）には、ＩＣチップ３３を搭載した実装基板３の接続端子３６と半田ボール等の金属材（以下、半田ボールと称する）を介して接続するための外部端子２７が設けられている。外部端子２７は底壁層２１を貫通するビアホール３０等で水晶保持端子２６に電気的に接続されている。
【０００７】
この例では、ＩＣチップ３３を搭載した実装基板３は、セラミック基板３１と同３２の積層基板で構成されている。なお、実装基板３は積層基板に限らず、単層基板としたものもある。実装基板３の一主面（ＩＣチップ搭載面）には、配線パターンと複数の電極パッド３５、および水晶振動子２の外部端子２７を接続するための複数の接続端子３６が形成されている。また、実装基板３の他主面（実装面）には、適用する電子機器の回路基板に表面実装するための複数の実装端子３７が設けられている。なお、この例では、セラミック基板３１と同３２の中間には、電磁遮蔽機能を奏するグランド層（シールド層、接地層）３８が設けられており、図示しない接地パターンに接続されている。
【０００８】
ＩＣチップ３３は、その実装バンプ３４（半田バンプ或いは金バンプ、等）を電極パッド３５に超音波熱圧着等で固着される。さらに、ＩＣチップ実装基板３との間にエポキシ樹脂を好適とする接着層、あるいはアンダーフィル層３９と称する接着層が充填されている。図６では、図面の複雑化を避けるため、このアンダーフィル層３９等が電極パッド３５の領域内のみに充填されているように示されているが、ＩＣチップ３３と実装基板３との間の全域に設けられるのが一般的である（以下の図面でも同様）。
【０００９】
ＩＣチップ３３を搭載した実装基板３と水晶振動子２とは、接続端子３６の上に配置した半田ボール４に水晶振動子２の外部端子２７を位置付けし、半田リフロー処理で半田ボール４を溶融し、硬化させて接合する。半田ボール４は、Ｓｎ(錫)／Ａｇ（銀）、Ｓｎ(錫)／Ａｇ（銀）／Ｃｕ（銅）、Ｓｎ(錫)／Ａｇ（銀）／Ｃｕ（銅）／Ｎｉ（ニッケル）などを主成分としたもので、ソルダーボールとも呼ばれ、リフローで溶融し、その後に硬化することで水晶振動子２の外部端子２７と実装基板３の接続端子３６を接合する。なお、水晶振動子２の他主面とＩＣチップの間をエポキシ樹脂等の接着剤２８で接着したものもある。この種の発振器に関する従来技術を開示したものとしては、特許文献１を挙げることができる。
【００１０】
また、水晶振動子の外部接続端子とディスクリート部品を搭載した配線基板のマウントパッドの間に球状導体を介在させた半田接続で水晶発振器とするものが特許文献２に開示がある。特許文献２では、水晶振動子に設けた略矩形等の異形な外部接続端子に水晶振動子の周波数測定端子と配線基板との接続機能とを合わせ持たせる際に、周波数測定端子としてはプローブを当接させるためにある程度の面積を要することと、この球状導体を介在させて半田接合した後の応力の不均衡によって半田部分にひびが発生することを回避するという課題を解決するものである。
【００１１】
上記の課題を解決する手段として、特許文献２では、水晶振動子に設けた上記した異形の外部接続端子で、球状導体と対向する部分に当該球状導体の外形と同様の円形パターンを形成して球状導体との半田接続部としている。そして、この円形パターンの全部又は一部の外側にある外部接続端子とは配線基板の内部に設けたビアホールで電気的に絶縁している。特許文献２における球状導体は、樹脂あるいは銅などの金属球体のコアに半田をコーティングしたものである。この球状導体を水晶振動子の外部接続端子と配線基板のマウントパッドの間に介在させて両者の間隔を当該コアの径で規制し、コア周りにコーティングされている半田の溶融と硬化で両者を接合するものである。
【００１２】
球状導体と接合する配線基板のマウントパッドに、非導電体領域で包囲され、当該球状導体の二等分断面の面積とほぼ同一の形状と面積の半田接合部を形成することで、半田接合した後のマウントパッド上の半田の応力を均等としてひびの発生を回避するようにすると共に、プローブを当接させるための電極面積を確保し、半田接合した後の応力を均等としてひびの発生を回避するようにしている。
【００１３】
上記非導電体領域は、外部接続端子を構成するタングステンの未焼成、アルミナコートの焼成、ソルダーレジストの印刷領域、あるいは感光性樹脂の塗布領域とすることで形成する。すなわち、非導電体領域はリフロー時における球状導体の溶融半田が上記半田接合部から外側に濡れ流れすることを阻止する作用効果を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１８００１２号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記したように、水晶発振器１は、水晶振動子２をＩＣチップ３３を搭載した実装基板３の接続端子３６の上に半田ボール４を配置する。半田ボール４は、接続端子３６の上に塗布される半田フラックスで仮固定し、リフロー処理で半田ボール４を溶融して接続端子３６と水晶振動子２の外部端子２７を接続し、半田の硬化で両者を接合する。このような、素子内部で水晶振動子の外部端子とＩＣチップの接続端子を半田ボールを用いて接合する構造を有するものでは、次のような現象が発生する場合がある。
【００１６】
ＩＣチップ３３を実装した実装基板３に水晶振動子２を半田ボール４で接合した水晶発振器１では、水晶振動子２の外部端子２７の面積は実装基板３の接続端子３６の面積より大きいのが一般的である。溶融した半田は端子を形成する金属表面を濡れ広がる性質を有する。そのため、実装基板３の接続端子３６に仮固定した半田ボール４に水晶振動子２の外部端子２７を貼り合わせ、リフロー処理したとき、溶融した半田は水晶振動子２の外部端子２７の表面に濡れ広がる。この濡れ広がりは、面積が広い外部端子２７側で顕著となるため、濡れ広がった半田の多くは外部端子２７の表面側に引き寄せられ、両者の接合に直接寄与しない部分が多くなって接合強度が低下する。
【００１７】
また、このリフロー処理で、リフロー温度に勾配があったり、接続端子３６と外部端子２７に位置ずれがあると、溶融した半田が面積の広い水晶振動子２の外部端子２７側に不均一に引っ張られ、局部的な半田の量の不足や接合力のバラツキが起こり、接合不良となる。
【００１８】
図８は、図７の構成における水晶振動子とＩＣチップを搭載した実装基板とを接続する半田ボールのリフロー接続における典型的な接合不良状態例を説明する模式図である。図８（ａ）では、水晶振動子２の外部端子２７と実装基板３の接続端子３６との間で溶融した半田４０は不定形で一方に偏ったフィレットを形成した状態を示す。
【００１９】
図８（ｂ）は、水晶振動子２と実装基板３の位置がずれた状態でリフロー炉に入れられた場合を示す。仮令、温度勾配がなくても（均一に加熱されて、半田ボールが均等に溶融した場合でも）溶融した半田４０は、面積が広い水晶振動子２の外部端子２７に引き寄せられ、その外部端子２７上を濡れ広がって不定形で一方に偏った半田フィレットを形成する。図８（ｃ）では、溶融した半田柱４０の中に気体が残留して、半田が硬化したとき、ボイド４４が形成された状態を示す。
【００２０】
このような接合が起こることにより、水晶振動子２と実装基板３の接合信頼性が低下し、水晶発振器としての信頼性低下をもたらす。なお、上記のように面積の大なる外部端子側に溶融半田の引き寄せが起こるのを回避するため、水晶振動子２の外部端子２７を実装基板３の接続端子と同じようなサイズの小さな円形状とすることも考えられる。しかし、水晶振動子２は、実装基板３と接合する前に、外部端子２７を用いてその振動特性の測定を行うが、そのときに外部端子２７が小さいと測定装置のプローブのコンタクトが困難となるので、外部端子２７はある程度の大きさ（広さ）を必要とする。
【００２１】
本発明の目的は、ＩＣチップを実装した実装基板に水晶振動子を半田ボールの溶融と硬化で接合した水晶発振器の信頼性向上と、製造工程での水晶振動子の振動特性の測定を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、水晶振動子の容器本体の底面に設けた外部端子と、発振回路を構成するＩＣチップを搭載した実装基板の上面に設けた接続端子とを半田ボールの溶融と硬化で接合してなり、前記水晶振動子の外部端子に対向して複数形成された水晶発振器を対象とする。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明は、前記水晶振動子の外部端子を、その全部または一部を前記矩形部分とは分離して当該矩形内に含ませると共に、前記実装基板の接続端子と略同等の大きさの略円形でかつ当該接続端子と対向する位置に設けられた半田接合部を有し、前記実装基板の接続端子に載置した半田ボールの溶融と硬化で、当該接続端子と前記水晶振動子の外部端子の前記半田接合部との間を接合してなることをと特徴とする。
【００２４】
より詳しくは、前記水晶振動子の外部端子は、その外形が略矩形で、全体の面積は前記水晶振動子の底面の面積の多くの部分を占める大きさで複数個有している。この水晶振動子の外部端子の前記半田ボールとの接合部（半田接合部）は、半田ボールの直径と略同等または小さくとも半田ボール直径の８割程度の略円形とする。なお、水晶振動子と実装基板との接合間隔は実装基板に搭載したＩＣチップが水晶振動子の底面に直接あるいは接着剤を介して当接することで規定される。
【００２５】
前記水晶振動子の外部端子の前記半田接合部を含む全域を、前記水晶振動子の検査端子部とする。前記半田接合部は、その全部が略矩形の前記外部端子に含まれるか、あるいは一部が前記矩形内に含まれるように配置できる。なお、前記水晶振動子の容器本体の内部に前記半田接合部とビアホールを介して接続し、上記容器本体の側面に前記半田接合部に接続するビアホールと前記検査端子部とを電気的に接続する導電接続路を有する。
【発明の効果】
【００２６】
前記実装基板の接続端子と前記水晶振動子の外部端子との間で溶融した半田は、前記実装基板の接続端子と前記水晶振動子の外部端子の前記半田接続部との間で、当該外部端子と前記半田接続部の表面に濡れ広がる。前記外部端子と前記半田接続部の表面の広さはほぼ同等又は若干狭く形成されているため、溶融した半田の表面エネルギーで水晶振動子の外部端子と実装基板の接続端子との位置が自己整列する。溶融した半田は上記外部端子の半田接続部と実装基板の接続端子の表面に均等に濡れ広がり、図８で説明したような不具合の発生は回避される。すなわち、リフロー後に半田が硬化したとき、前記外部端子と前記半田接続部の間には中間を絞った円柱状で略均一なフィレット形状をもつ半田接合部が形成さる。
【００２７】
本発明では、半田の濡れ領域を限定するために前記水晶振動子の外部端子を前記実装基板の接続端子と略同等の大きさを有する小さな円形のみとしたものに比べ、半田接合部と検査端子部を含めた広い面積の外部端子の全面を水晶振動子の特性測定のための検査のためのプローブ当接部とすることができるため、測定作業が容易となる。
【００２８】
本発明により、水晶振動子と実装基板との均一、正確な配置、かつ強固な接続が可能となると共に、水晶振動子の電気的特性の測定作業が容易で確実となり、製造歩留まりを向上させて信頼性の高い水晶発振器等の圧電発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１である表面実装型水晶発振器の半田ボール溶融前の状態を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例１である表面実装型水晶発振器の半田ボール溶融・硬化後を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例１における水晶振動子と実装基板のそれぞれに形成される端子と回路パターンの説明図である。
【図４】図１の水晶振動子を構成する外部端子の部分を拡大して示す図３のＢ部分に対応する図１の要部拡大図である。
【図５】図２に示した外部端子と接続端子が半田ボールの溶融と硬化で接合された状態を説明する要部模式断面図である。
【図６】本発明の実施例２である表面実装型水晶発振器を構成する（ａ）水晶振動子の容器本体の底面の平面図と、（ｂ）ＩＣチップを搭載した実装基板の当該水晶振動子との接続面の平面図である。
【図７】従来技術による表面実装型圧電発振器の例としての水晶発振器の一構成例を説明する模式断面図である。
【図８】図７の構成における水晶振動子とＩＣチップを搭載した実装基板とを接続する半田ボールのリフロー接続における典型的な接合不良状態例を説明する模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、水晶発振器に適用した実施例につき図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明による表面実装型圧電発振器の実施例１である表面実装型水晶発振器を説明する断面図である。実施例１に係る水晶発振器１は、水晶振動子２とＩＣチップ３３を搭載した実装基板３で構成される。水晶振動子２は、底壁層２１と枠壁層２２とからなる容器本体の当該枠壁層２２で囲まれた凹部に水晶片２４が収容されている。水晶片２４は水晶の薄片の表裏両面に励振電極（図示せず）が形成されており、この励振電極から一端縁に延びる引き出し電極（同じく、図示せず）を前記凹部の内底面（一主面）に設けられている一対の水晶保持端子２６に導電性接着剤２５を用いて固着されている。
【００３２】
水晶片２４を収納した凹部は金属板で形成した蓋体２３で密閉封止されて水晶振動子２としている。蓋体２３としては、この他に、水晶板、セラミック板、硬質樹脂板なども用いることができる。金属板の蓋体を用いる場合には、枠壁層２２との間に蓋体２３と同様の金属薄膜を介してシーム溶接等で封止される。また、底壁層２１の外底面（他主面）には、ＩＣチップ３３を搭載した実装基板３と接続するための端子（外部端子）２７が設けられている。外部端子２７は検査端子部２７ａと半田接続部２７ｂで構成されている。
【００３３】
ＩＣチップ３３を搭載した実装基板３は、セラミック基板３１と同３２の積層基板で構成されている。この例では、実装基板３を積層基板としてあるが、単層としたものもある。実装基板３の一主面（ＩＣチップ搭載面）には、複数の配線パターンや電極パッド３５、および水晶発振器１を接続するための複数の接続端子３６が形成されている。また、実装基板３の他主面（実装面）には適用する電子機器に実装するための複数の実装端子３７が設けられている。なお、セラミック基板３１と同３２の中間には、電磁遮蔽機能を有するグランド層（シールド層、接地層）３８が設けられており、実装基板に設けられた図示しない接地パターンに接続されている。
【００３４】
図２は、本発明の実施例１である表面実装型水晶発振器の半田ボール溶融・硬化後を説明する断面図である。図２において、溶融し、硬化した半田はほぼ軸対称の半田フィレットを形成した半田柱４０となり、水晶振動子と実装基板を正しい位置で強固に固着している。
【００３５】
図３は、本発明による表面実装型圧電発振器の実施例１である表面実装型水晶発振器を構成する（ａ）水晶振動子の容器本体の底面の平面図と、（ｂ）ＩＣチップを搭載する実装基板の当該水晶振動子との接続面の平面図である。図３（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａ’に沿った断面が図１に相当する。水晶振動子２の容器本体の底面に設ける外部端子２７は、実施例１では、矩形をなす底面の各角部に一個宛、計４個設けてある。これらの外部端子２７の面積の合計は当該底面の面積のかなりの部分を占める大きさとなっている。
【００３６】
ＩＣチップを搭載する実装基板３の水晶振動子との接続面（実装面）には、図３（ｂ）に示したように、水晶振動子２の外部端子２７と接続する複数の接続端子３６と、これらの接続端子３６に近接して配置されている複数の配線パターンや電極パッド３５が形成されている。これらの接続端子３６、配線パターンや電極パッド３５は実装基板３に設けた図示しないスルーホールあるいはビアホールを介してＩＣチップ３３や実装端子３７に接続する。
【００３７】
実施例１では、水晶振動子２の容器本体の底面に設ける外部端子２７を検査端子部２７ａと半田接続部２７ｂとで構成する。なお、半田接続部２７ｂもプローブ当接部ともなる。半田接続部２７ｂは検査端子部２７ａの中央部に電極材欠如部２９で当該検査端子部２７ａと電気的、構造的に隔離して配置される。この半田接続部２７ｂの大きさは、実装基板３の接続端子３６と略同じ大きさ、もしくは若干大きく、同じ略円形の形状になっており、同位置で対向する位置に形成されている。図３（ａ）では、半田接続部２７ｂを検査端子部２７ａの中央部に設けているが、必ずしも中央部分に設ける必要はなく、実装基板３の接続端子３６の配置に応じて最適な位置に形成すればよい。
【００３８】
図４は、図１の水晶振動子を構成する外部端子の部分を拡大して示す図３（ａ）のＢ部分に対応する図１の要部拡大図である。なお、この断面図は図１とは上下逆に示してある。前記したように、外部端子２７は検査端子部２７ａと半田接続部２７ｂとで構成される。
【００３９】
水晶振動子２を構成する容器本体の側壁（この実施例では角の側壁）には、図３にも示したように、所謂キャスタレーション（切欠き）４３を有し、このキャスタレーション４３の凹側壁に導体接続路４１が形成され、検査端子部２７ａと水晶保持端子２６と接続する配線パターン４２とに接続している。半田接続部２７ｂは枠壁層２２に形成されたビアホール３０からなる導体路で配線パターン４２に接続している。これにより、検査端子部２７ａと半田接続部２７ｂとは電気的に一体となっている。しがって、検査端子部２７ａに測定のためのプローブを接触させれば、水晶振動子の電気的測定がなされる。検査端子部２７ａの面積は広いままとなり、測定作業は容易になる。半田は略円形の半田接続部２７ｂに留まるため、検査端子部２７ａ硬化した半田層が存在しないので、前記した半田のひびなどが発生することはない。
【００４０】
図５は、図１の水晶振動子を構成する外部端子と接続端子が半田ボールの溶融と硬化で接合された状態を説明する模式断面図である。この接合は、ＩＣチップの実装基板３の接続端子３６に半田ボールを載置し、水晶振動子２の容器本体の外部端子２７を位置合わせしてリフロー炉に通すことで行う。このとき、半田ボールの頂部は外部端子２７の半田接続部２７ｂに押接された状態になっている。このリフロー工程で半田ボールは溶融し、溶融した半田は接続端子３６と半田接続部２７ｂの両表面に濡れ広がる。このとき、溶融した半田の表面エネルギー（表面張力）が当該溶融した半田の表面積が極小となるように作用し、実装基板３の接続端子３６と水晶振動子２外部端子２７とが同軸となるように働いて両者は自己整列する。
【００４１】
すなわち、リフロー工程で、溶融半田は、半田接続部２７ｂと検査端子部２７ａの間に形成された電極材欠如部２９の存在で、検査端子部２７ａに達しない。溶融半田は、略同一面積で同一形状の半田接続部２７ｂと接続端子３６の表面を略均等に濡れ広がり、上記した自己整列硬化で略軸対称に両電極間を橋絡する。リフロー炉を出た後に硬化した状態では、図５に符号４０で示したような中間を絞った円柱状で略軸対称の良好な半田フィレットの半田柱が形成され、両電極は強固に接合される。
【００４２】
本実施例により、水晶振動子とＩＣチップ実装基板との均一かつ強固な接続が可能となると共に、水晶振動子の電気的特性の測定が容易かつ確実となり、半田のひび発生も抑制されて、製造歩留まりが向上し、信頼性の高い水晶発振器等を用いた表面実装型の圧電発振器を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
図６は、本発明の実施例２である表面実装型水晶発振器を構成する（ａ）水晶振動子の容器本体の底面の平面図と、（ｂ）ＩＣチップを搭載する実装基板の当該水晶振動子との接続面の平面図である。水晶振動子２の容器本体の底面に設ける外部端子２７は、実施例２でも、矩形をなす底面の各角部に一個、計４個設けてある。これらの外部端子の面積は当該底面の面積の多くの部分を占める大きさとなっている。
【００４４】
ＩＣチップを搭載する実装基板３の水晶振動子との接続面（実装面）には、水晶振動子２の外部端子２７と接続する複数の接続端子３６、これらの接続端子に近接して配置されている複数の配線パターンや電極パッド３５が形成されている。これらの接続端子３６、配線パターンや電極パッド３５は、前記実施例１と同様に、実装基板３に設けた図示しないスルーホールあるいはビアホールを介してＩＣチップ３３や実装端子３７に接続している。
【００４５】
実施例２では、水晶振動子２の容器本体の底面に設ける外部端子２７を検査端子部２７ａと半田接続部２７ｂとで構成する点は実施例１と同様であるが、半田接続部２７ｂは略矩形の検査端子部２７ａの各隅部に、その一部が前記矩形内に含まれるように配置される。半田接続部２７ｂと検査端子部２７ａとは、外部端子２７の平面上で、電極材欠如部２９により電気的、構造的に隔離して配置される。この半田接続部２７ｂの大きさは、実装基板３の接続端子３６と同様の、略同じ大きさ、または若干大きい略円形の形状とされており、同位置で対向する位置に形成されている。図６（ａ）では、半田接続部２７ｂを検査端子部２７ａの外側辺に寄った位置に設けているが、必ずしもこのような対称な部分に設ける必要はない。実装基板３の接続端子３６の配置に応じてそれぞれを最適な位置に形成すればよい。
【００４６】
実施例２でも、実施例１と同様に、リフロー工程で、溶融半田は、半田接続部２７ｂと検査端子部２７ａの間に形成された電極材欠如部２９の存在で、検査端子部２７ａに達しない。リフロー炉を出た後に硬化した状態では、自己整列硬化で略軸対称に両電極間を橋絡する。実施例１と同様に、図５に符号４０で示したような中間を絞った円柱状で略軸対称の良好な半田フィレットを有する半田柱が形成され、両電極は強固に接合される。
【００４７】
本実施例によっても、水晶振動子とＩＣチップの実装基板との均一かつ強固な接続が可能となると共に、水晶振動子の電気的特性の測定が容易かつ確実となり、製造歩留まりを向上させて信頼性の高い水晶発振器等を用いた表面実装型の圧電発振器を提供することができる。
【００４８】
以上説明した各実施例において、ＩＣチップ３３は、その実装バンプ３４（金バンプ、等）を電極パッド３５に超音波熱圧着等で固着するが、さらに、実装基板３との間にエポキシ樹脂を好適とする接着層、あるいはアンダーフィル層を充填してもよい。なお、水晶振動子の他主面とＩＣチップの間をエポキシ樹脂等の接着剤で接着するのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、実施例で説明した実装基板への水晶振動子等の圧電振動子の実装に限るものではなく、ＳＡＷフィルタなどの複合部品におけるSAW素子とそのＩＣチップ実装基板との接合にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・水晶発振器、２・・・水晶振動子、２１・・・底壁層、２２・・・枠壁層、２３・・・蓋体、２４・・・水晶片、２５・・・導電性接着剤、２６・・・水晶保持端子、２７・・・水晶振動子の外部端子、２７a・・・検査端子部、２７ｂ・・・半田接続部、２８・・・接着剤、２９・・・電極材料欠如部、３・・・ＩＣチップ実装基板、３０・・・ビアホール、３１，３２・・・セラミック基板、３３・・・ＩＣチップ、３４・・・ＩＣチップ実装バンプ、３５・・・電極パッド、３６・・・接続端子、３７・・・実装端子、３８・・・接地層、３９・・・接着層、４・・・半田ボール、４０・・・半田柱、４１・・・導電接続路、４２・・・水晶保持端子に接続する配線パターン、４３・・・キャスタレーション、４４・・・ボイド。
【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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【図８】
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