(57)【要約】      （修正有）【課題】低背化に適した電子カード用の水晶発振器及び厚みの小さい電子カードを提供する。【解決手段】底壁と枠壁からなる凹部を有するとともに平面視矩形状とした積層セラミックからなる容器本体１に水晶片３を収容した水晶振動子と、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップ２とを備えた電子カード用の水晶発振器において、前記水晶振動子の底面には前記ＩＣチップ２のＩＣ端子と電気的に接続する回路端子１４を中央領域に有して前記ＩＣ端子が前記回路端子に電気的に接続して前記ＩＣチップ２が前記水晶振動子の底面に固着され、前記水晶振動子の底面の４角部には前記回路端子１４と電気的に接続した実装端子６を有し、前記ＩＣチップ２は電子カード用の基板に設けられた開口部に挿入されて、前記実装端子６は前記開口部の外周表面に設けられた回路端子に接続される構成とする。【選択図】図１
2009194652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視矩形状とした積層セラミックからなる凹状とした容器本体に水晶片を収容した水晶振動子と、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップとを備えた表面実装用の水晶発振器において、前記水晶振動子の底面には前記ＩＣチップのＩＣ端子と電気的に接続する回路端子を中央領域に有して前記ＩＣ端子が前記回路端子に電気的に接続して前記ＩＣチップが前記水晶振動子の底面に固着され、前記水晶振動子の底面の４角部には前記回路端子と電気的に接続した実装端子を有し、前記ＩＣチップはセット基板に設けられた開口部に挿入されて、前記実装端子は前記開口部の外周表面に設けられた回路端子に接続されることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、前記底壁は前記凹部の外周から突出した外周平坦部を有する表面実装用の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、前記水晶振動子の底面に設けられた前記回路端子のうちの水晶端子は、前記水晶端子以外の回路端子よりも面積を大きくした表面実装用の水晶発振器。
【請求項４】
請求項１において、前記ＩＣチップは前記発振回路とともに温度補償機構を集積化した表面実装用の水晶発振器。
【請求項５】
請求項１における表面実装用の水晶発振器を搭載するセット基板は電子カード用の基板であって、前記基板は開口部を有し、前記開口部には前記ＩＣチップが挿入され、前記４角部の実装端子は前記開口部の外周表面に設けられた回路端子に電気的に接続して固着されたことを特徴とする電子カード用の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えばＳＩＭカード（携帯電話用）やＰＣカード（パソコン用）に実装される表面実装用の水晶発振器及び電子カード用の基板を技術分野とし、特に実質的な高さ寸法を小さくした電子カード用の温度補償型とした水晶発振器（以下、温度補償発振器とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
電子カード例えばＳＩＭカードでは、使用許可情報や電話番号等の個人情報を登録して認証カードとして、携帯電話等に内蔵される。近年では、カードにＧＰＳ機能を取り込むことが検討され、これに対応した高さの小さい温度水晶発振器が求められている。この場合、ＳＩＭカードは厚みを0.76ｍｍとすることから、温度補償発振器の厚みを0.5ｍｍ以下にすることが求められる。
【０００３】
（従来技術の一例、特許文献１）
第５図は一従来例を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。
【０００４】
温度補償発振器は、構造的に見ると、一般に、図に示す一部屋型、又は図示しないＨ型や接合型がある。温度補償発振器のうちの一部屋型は、積層セラミックからなる凹状とした容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容する。ＩＣチップ２は少なくとも発振回路（但し、水晶振動子を除く）と温度補償機構とを集積化する。ＩＣチップ２の回路機能面（一主面）にはＩＣ端子４を有し、バンプ５を用いた超音波熱圧着によって内底面の回路端子１４に固着される（所謂フリップチップボンディング）。
【０００５】
ＩＣ端子４は電源、出力、アース、ＡＦＣ端子（周波数自動制御端子）及び一対の水晶端子を両側の長辺に有する。一対の水晶端子４（ｘｙ）は例えば両辺側の中央に、残りのＩＣ端子４は角部に設けられる。ＩＣ端子４のうちの電源、出力、アース及びＡＦＣ端子は図示しない配線路によって容器本体１の積層面を経て外底面の実装端子６に電気的に接続する。
【０００６】
水晶片３は両主面に励振電極７（ａｂ）を有し、一端部両側に引出電極８（ａｂ）を延出する「第５図（ｂ）参照」。引出電極８（ａｂ）の延出した水晶片３の一端部両側は、容器本体１の内壁段部に設けた一対の水晶保持端子９に導電性接着剤１０によって固着される。導電性接着剤１０は容器本体１の底面に塗布されて基本的に水晶片３の下面のみとし、上面には塗布しない。
【０００７】
水晶保持端子９はＩＣ端子４のうちの水晶端子４（ｘｙ）に図示しない配線路によって電気的に接続する。さらに、水晶保持端子９は容器本体１の外側面に設けた水晶検査端子１１に電気的に接続する。容器本体１の開口端面には金属リング１２が設けられ、金属カバー１３をシーム溶接して水晶片３及びＩＣチップ２を密閉封入する。
【０００８】
温度補償発振器のうちのＨ構造型は、容器本体１を図示しないＨ状として、上側凹部に水晶片３を収容して密閉封入し、開口端面に実装端子６を有する下側凹部にＩＣチップ２を収容する。水晶検査端子１１は例えば前述同様に容器本体１の外側面や、下側凹部の底面に設けられる。
【０００９】
また、接合型は水晶片３を密閉封入した水晶振動子の下面に、ＩＣチップ２を収容して実装端子を有する図示しない実装基板を接合する。ＩＣチップ２と水晶片３及び実装基板の実装端子とは前述同様に結線される。この場合、水晶検査端子１１は水晶振動子の実装端子がそのまま適用される。
【００１０】
そして、これらいずれの温度補償発振器でも、例えば書込端子を兼用した電源等の実装端子６から温度補償機構には温度補償データが書き込まれ、水晶振動子に起因した周波数温度補償特性を補償する。あるいは、容器本体１の外側面に設けた書込端子を併用して温度補償データを書き込む。
【特許文献１】特開２００７−１０４００５号公報
【特許文献２】特開平９−８３２４８号公報
【特許文献３】特開２００７−８２１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、基本的には、いずれも、ＩＣチップ２と水晶片３とを垂直方向に配置した構造とするので、高さ寸法は0.8ｍｍ程度が限度であり、例えば0.5ｍｍ以下としたＳＩＭカード用の基板（以下、カード基板とする）には適さない。このことから、第６図（ａｂ）の断面図及び平面図に示したように、ＩＣチップ２と水晶片３とを水平方向に並設して高さ寸法を小さくすることが検討されている（特許文献２）。
【００１２】
この場合には、温度補償発振器の高さ寸法を0.5ｍｍ程度までに小さくできるものの、バンプを含めたＩＣチップ２の高さ、及びＩＣチップ２と金属カバーとの間隔、さらには金属カバーの厚みを考慮すると、0.5ｍｍ以下にするには限界があった。なお、バンプを用いたフリップチップボンディング以外のワイヤーボンディングによる実装の場合でも同様である。
【００１３】
さらに、容器本体１の高さが小さくなることによって、水晶検査端子１１の高さも小さくなって、測定器からのプローブの当接を困難にする。なお、水晶検査端子１１は容器本体１の最下位層及び最上位層を除いて形成され、セット基板や金属リング１２との電気的短絡を防止する。これにより、水晶検査端子１１は容器本体１の高さよりも小さくなる。
【００１４】
（発明の目的）
本発明は低背化に適した電子カード用の水晶発振器及び厚みの小さい電子カード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】
【００１５】
（着目点）
本発明は、例えば特許文献３に示されるように、平面外形を大小とした２個の回路素子を接合し、平面外形の小さい回路素子を基板に設けた開口部に回路素子を埋設し、平面外形の大ききい回路素子の外周を基板の表面に実装して、基板表面からの実質的な高さを小さくする技術に着目した。
【００１６】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、平面視矩形状とした積層セラミックからなる凹状とした容器本体に水晶片を収容した水晶振動子と、少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップとを備えた表面実装用の水晶発振器において、前記水晶振動子の底面には前記ＩＣチップのＩＣ端子と電気的に接続する回路端子を中央領域に有して前記ＩＣ端子が前記回路端子に電気的に接続して前記ＩＣチップが前記水晶振動子の底面に固着され、前記水晶振動子の底面の４角部には前記回路端子と電気的に接続した実装端子を有し、前記ＩＣチップはセット基板に設けられた開口部に挿入されて、前記実装端子は前記開口部の外周表面に設けられた回路端子に接続される構成とする。
【００１７】
同請求項５では、請求項１における表面実装用の水晶発振器を搭載するセット基板は電子カード用の基板であって、前記基板は開口部を有し、前記開口部には前記ＩＣチップが挿入され、前記４角部の実装端子は前記開口部の外周表面に設けられた回路端子に電気的に接続して固着された構成とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような請求項１の構成であれば、電子カード用の基板表面からの水晶発振器の高さは実質的に水晶振動子の高さになる。ちなみに、水晶振動子のみの高さは0.4ｍｍ程度にできる。したがって、特に電子カード用の低背化に適した水晶発振器を提供できる。但し、電子カード用以外にも適用できることは勿論である。そして、ＩＣチップ２と水晶片３とは垂直方向の配置となるので、ＩＣチップ２と水晶片３とを水平方向に配置した水晶発振器に比較して、平面外形を小さくできる。
【００１９】
また、請求項５の構成であれば、水晶発振器の実質的な高さを小さくするので、厚みの小さい電子カードを提供できる。
【００２０】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記底壁は前記凹部の外周から突出した外周平坦部を有する。これにより、外周平坦部上にコンデンサ等の回路素子を配置できる。この場合、外周平坦部を設けても、ＩＣチップ２と水晶片３とを水平方向に配置した水晶発振器と平面外形を同一にできる。
【００２１】
同請求項３では、請求項１において、前記水晶振動子の底面に設けられた前記回路端子のうちの水晶端子は、前記水晶端子以外の回路端子よりも面積を大きくする。これにより、水晶端子へのプローブの当接を容易にして、水晶振動子の振動特性を容易に測定できる。要するに、水晶振動子の検査端子として適用できる。
【００２２】
同請求項４では、請求項１において、前記ＩＣチップ２は前記発振回路とともに温度補償機構を集積化する。これにより、温度変化に対する周波数安定度を高めて例えばＧＰＳ機能型の携帯電話に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
第１図及び第２図は本発明の第１実施形態を説明する図で、第１図（ａ）は電子カード用とした温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図、第２図はカード基板に対する装着断面図である。なお、前述した従来例と同一部分には同番号を付与し、その説明は省略又は簡略する。
【００２４】
温度補償発振器は容器本体１と水晶片３とＩＣチップ２からなり、ディファクトスタンダード（既成規格）としての平面外形を3.2×2.5ｍｍとする。容器本体１は底壁１ａと枠壁１ｂを有する凹状とした積層セラミックからなり、一対の水晶保持端子９を内底面の一端部両側に有する。容器本体１における外底面の中央領域には回路端子１４を、４角部には実装端子６有する。
【００２５】
回路端子１４はＩＣチップ２のＩＣ端子４に対応して形成され、電源、出力、アース、ＡＦＣ端子及び一対の水晶端子１４（ｘｙ）からなる。一対の水晶端子１４（ｘｙ）は両辺の中央に設けられ、積層面を経て各水晶保持端子９と電気的に接続する。４角部の実装端子６は中央領域の水晶端子１４（ｘｙ）を除く回路端子（電源、出力、アース、ＡＦＣ端子）１４と電気的に接続する。
【００２６】
水晶片３は両主面の励振電極７から引出電極８の延出した一端部両側が導電性接着剤１０によって容器本体１の内底面に設けた水晶保持端子９に固着される「前第６図参照」。そして、容器本体１の開口端面に設けられた金属リング１２に金属カバー１３を接合して密閉封入される。これにより、水晶片３を密閉封入した水晶振動子を形成する。この場合、金属カバーを含めた水晶振動子は水晶片３のみを収容するので0.4ｍｍ程度の高さにできる。
【００２７】
ＩＣチップ２は少なくとも発振回路及び温度補償機構を集積化し、回路機能面（一主面）にＩＣ端子４を有する。そして、ＩＣチップ２のＩＣ端子４がバンプ５を用いた超音波熱圧着によって、容器本体１の外底面に設けた中央領域の回路端子１４に固着される（フリップチップボンディング）。
【００２８】
ＩＣチップ２は厚みを120μｍ程度とし、バンプの高さ（40μｍ）を含めて160μｍとなる。また、平面外形を水晶振動子よりも小さい概ね１×１ｍｍとする。そして、例えばＩＣチップ２の回路機能面と水晶振動子の外底面との間に図示しない樹脂を注入し、所謂アンダーフィルを形成する。
【００２９】
このようなものでは、ＳＩＭカード用のカード基板１５に設けられた開口部１６に水晶発振器の下面側となるＩＣチップ２を挿入する。そして、容器本体１の外底面に設けた４角部の実装端子１４を開口部の外周となるカード基板の表面に設けた回路端子１７に半田１８等によって固着する。カード基板１５はモールドされて厚みを0.76ｍｍとした図示しないＳＩＭカードが形成される。
【００３０】
これらによれば、温度補償発振器はカード用基板の表面から突出した水晶振動子の高さ（0.4ｍｍ）が実質的な高さとなる。したがって、表面実装発振器の平面外形を3.2×2.5ｍｍとして、高さを0.5ｍｍ以下としたＳＩＭカードの規格を満足できる。この場合、カード基板１５の厚みは200μｍ以下なので、ＩＣチップ２は開口部１６内に埋没して電子カードの厚みを大きくすることはない。
【００３１】
（第２実施形態）
第３図は本発明の第２実施形態を説明する温度補償発振器のカード基板に対する実装断面図である。なお、前第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００３２】
第２実施形態では水晶振動子の平面外形を第１実施形態での3.2×2.5ｍｍから、これも既成規格で実績のある2.5×2.0ｍｍとする。そして、金属カバー１３を含めた水晶振動子の厚みを0.4ｍｍとする。さらに、水晶振動子（容器本体１）の底壁１ａは凹部の外周から幅方向に突出した外周平坦部１９を形成する。これにより、外周平坦部１９を含む水晶振動子の平面外形を電子カードの規格である3.2×2.5ｍｍとする。
【００３３】
水晶振動子は、第１実施形態と同様に外底面の中央領域に回路端子１４を、４角部に実装端子６を有する。そして、ＩＣチップ２がバンプ５を用いた超音波熱圧着によって中央領域の回路端子１４接続して、温度補償発振器を形成する。そして、容器本体１の底壁が突出した外周平坦部１９には例えば容量値が大きくて集積化が困難な電源とアース間のバイパスコンデンサ等の回路素子２０を配置する。
【００３４】
このような構成であれば、前述のようにカード基板１５の開口部１６にＩＣチップ２を挿入して、開口部１６の外周表面の回路端子１７に実装端子６を接続することによって、温度補償発振器の実質的な高さを小さくできる。これにより、カード基板１５の規格である平面外形を3.2×2.5ｍｍとして、高さを0.5ｍｍ以下にできる。
【００３５】
そして、ここでは、温度補償発振器の平面外形（規格3.2×2.5ｍｍ）よりも小さい水晶振動子（2.5×2.0ｍｍ）を適用し、水晶振動子の底壁１ａを突出した外周平坦部１９に回路素子を搭載するので、付加価値を高められる。
【００３６】
（他の事項）
上記実施形態ではＩＣチップ２のＩＣ端子３が接続する回路端子１４はいずれも同じ大きさとしたが、例えば第４図（ａｂ）に示したようにしてもよい。すなわち、回路端子１４のうちの両辺の中央とした水晶端子１４（ｘｙ）を、これ以外の回路端子１４よりも大きくしてもよい「第４図（ｂ）」。例えば水晶端子１４（ｘｙ）の面積を0.4×0.4ｍｍとして、これ以外の回路端子１４を0.25×0.14ｍｍとする。
【００３７】
また、水晶端子１４（ｘｙ）を対角部としてさらに面積を大きくすることもできる「第４図（ｂ）」。これにより、水晶端子１４（ｘｙ）に対する図示しない測定器からのプローブの当接を容易にし、水晶振動子の振動特性を確実に測定できる。要するに、水晶端子を水晶検査端子として適用する。
【００３８】
また、ＩＣチップ２はフリップチップボンディングとしたが、ワイヤーボンディングによる電気的接続としたダイボンディングとすることもできる。この場合、実装端子とＩＣチップとの間に図示しないボンディング用の電極パッドを設けてＩＣ端子との間に例えば金線をボンディングする。そして、樹脂モールドする。
【００３９】
また、外周平坦部１５には回路素子２０のみならず、スペースに応じて例えば水晶検査端子や温度補償データの書込端子１８を設けることもできる。そして、金属カバー１３はシーム溶接としたが、これ以外の例えば電子ビームや共晶合金を用いた接合であっても基本的に適用できる。また、温度補償発振器として説明したが、温度補償を必要としない表面実装発振器であっても適用できることは勿論であり、その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜な変更は自在にできる。
【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）は電子カード用とした温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）は容器本体の底面図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明する温度補償発振器のカード基板に対する装着断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を説明する温度補償発振器のカード基板に対する装着断面図である。
【図４】本発明の他の例を説明する図で、同図（ａｂ）ともに容器本体の底面図である。
【図５】一従来例を説明する図で、同図（ａ）は温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。
【図６】他の従来例を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  容器本体、２  ＩＣチップ、３  水晶片、４  ＩＣ端子、５  バンプ、６  実装端子、７  励振電極、８  引出電極、９  水晶保持端子、１０  導電性接着剤、１１  水晶検査端子、１２  金属リング、１３  金属カバー、１４、１７  回路端子、１５  カード基板、１６  開口部、１８  半田、１９  外周平坦部、２０  回路素子。
【図４】
2009194652.tif 000003
【図１】
2009194652.tif 000004
【図２】
2009194652.tif 000005
【図３】
2009194652.tif 000006
【図５】
2009194652.tif 000007
【図６】
2009194652.tif 000008