JP5001564B2 - 表面実装用の水晶発振器とその製造方法 - Google Patents

Description

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、特に生産性を向上した表面実装発振器とその製造方法に関する。

表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話等の携帯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、ＩＣチップと水晶片とを別個に収容した接合型や、一体的に収容した一部屋型がある。

図３は一従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は接合型、同図（ｂ）は一部屋型の断面図である。

表面実装発振器（接合型）は、ＩＣチップ１を収容した実装基板２を水晶振動子３の底面に接合してなる。実装基板２は凹状とした積層セラミックからなり、外底面の４角部に実装端子４を有し、開口端面の４角部に接合端子５を有する。ＩＣチップ１は例えば温度補償機構を備えた発振回路を集積化し、バンプ６を用いた超音波熱圧着によって一主面の回路機能面が凹部底面の図示しない回路端子に固着される。そして、ＩＣチップ１の電源、アース及び出力等のＩＣ端子が図示しない配線路によって実装端子４に接続する。通常では、回路機能面を保護する樹脂が所謂アンダーフィルとして塗布される。

水晶振動子３は凹状とした積層セラミックからなる容器本体７に水晶片８を収容して、開口端面に金属カバー９を接合してなる。容器本体７の外底面の４角部には外部端子１０を有する。水晶片８は両主面に励振電極１１ａを有し、一端部両側に引出電極１１ｂを延出する（第４図の平面図）。そして、引出電極１１ｂの延出した一端部両側が凹部底面の水晶保持端子１２に導電性接着剤１３によって固着される。

水晶保持端子１２は、外底面の一組の対角部の実装端子４に図示しない配線路によって電気的に接続する。また、他組の対角部の実装端子４は金属カバー９とビアホール等によって接続する。そして、水晶振動子３の外部端子１０と実装基板２の接合端子５とを半田等によって接続する。水晶振動子３の水晶保持端子１２はＩＣ端子中の水晶端子に電気的に接続する。金属カバー９は開口端面に設けられた金属厚膜を含む金属リング１４にシーム溶接やビーム溶接によって接合する。

表面実装発振器（一部屋型）は、内壁段部を有する凹状とした容器本体７にＩＣチップ１と水晶片８とを一体的に収容し、金属カバー９を接合して密閉封入する。容器本体７の外底面の４角部には実装端子４を有する。前述同様のＩＣチップ１は容器本体７の内底面の回路端子に超音波熱圧着によって固着される。同水晶片８は内壁段部の水晶保持端子１２に導電性接着剤１３によって固着され、ＩＣチップ１の上方に配置される。なお、結線関係は接合型と同じであり、ここでは省略する。

このようなものでは、接合型は水晶振動子３と実装基板２と独立して形成するので、例えば水晶端子自体に不良があった場合はこれを排除できることから、高価なＩＣチップ１を無駄にすることなく生産性を高められる。また、一部屋型の場合はＩＣチップ１も密閉封入されるので、アンダーフィルを必要としない。したがって、アンダーフィルの硬化後の熱収縮による弊害を排除できる等の利便性がある。
特開２０００−１３４０３７号公報

しかしながら、上記構成の表面実装発振器（接合型、一部屋型）ではそれぞれの利便性があるものの、逆に言えば、接合型ではアンダーフィルによる弊害が、一部屋型では生産性が低下する問題があった。なお、アンダーフィルは熱硬化後に吸湿作用が大きく、その後の半田リフロー時等の加熱によって水分が膨張して接合界面に亀裂等が発生する悪影響を及ぼす。そして、一部屋型では内壁段部に水晶片８を固着した後に不良があった場合には、高価なＩＣチップ１も廃棄せざるを得ないことから生産性が低下する。

本発明は接合型と一部屋型との利便性を兼ね備え、即ち、アンダーフィルを排除して生産性を高めた表面実装発振器とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、内壁段部を有する凹状とした容器本体の内底面にＩＣチップを固着し、前記ＩＣチップの上方に水晶片を配置して前記容器本体の開口端面にカバーを接合してなる表面実装用の水晶発振器において、前記水晶片は引出電極の延出した外周部が平板状基板に固着され、前記平板状基板の外周部は前記内壁段部に固着された構成とする。

このような構成であれば、平板状基板に水晶片を固着（保持）するので、水晶振動子としての振動特性を独立して測定できる。したがって、この時点すなわち、水晶片を平板状基板に固着した時点でも水晶振動子の良否を判定できることから、高価なＩＣチップを無駄にすることなく、生産性を高めることができる。また、ＩＣチップと水晶片とを容器本体に収容して密閉封入することから、ＩＣチップを保護するアンダーフィルを不要とし、これによる前記したような悪影響を排除できる。

また、前記平板状基板の中央領域には前記水晶片の励振電極が露出する開口部を有し、前記平板状基板を前記カバー側とする。これにより、平板状基板の開口部から励振電極に対して質量負荷による発振周波数を調整できるので、調整マスクを不要にする。

図１は本発明の一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）は水晶片を設けた平板状基板の裏面図、同図（ｃ）は同表面図である。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。

表面実装発振器は前述したうちの一部屋型とし、内壁段部を有する凹状とした容器本体７内にＩＣチップ１と水晶片８とを収容し、金属カバー９を被せて密閉封入される。内壁段部の４隅部には第１接合端子５ａを有し、一端側の２個は前述の水晶保持端子（第１保持端子）１２に対応し、ＩＣ端子中の水晶端子に電気的に接続する。ＩＣチップ１は容器本体７の凹部底面にバンプ６を用いた超音波熱圧着によって回路機能面が固着される。

水晶片８は平板状基板１５に固着され、平板状基板１５が内壁段部に保持される。平板状基板１５は中央領域に開口部１５ａを有し、第１接合端子５ａに対応した第２接合端子５ｂを４角部の表面に有する。第２接合端子５ｂ中の一端側の２個は、開口部１５ａの一端側の表面に設けた第２保持端子１２ｂに接続する。

ここでは、先ず、引出電極１１ｂの延出した水晶片８の一端部両側を導電性接着剤１３によって平板状基板１５の第２保持端子１２ｂに固着する。そして、一端側の第２接合端子５ｂにプローブを当接して振動特性を検査し、不良品を排除する。次に、ＩＣチップ１が固着された容器本体７の内壁段部に平板状基板１５の表面側すなわち、水晶片固着側を対向させ、内壁段部の第１接合端子５ａと平板状基板１５の第２接合端子５ｂとを半田によって接続する。

これにより、水晶片８を固着した平板状基板１５の当該平板状基板１５をカバー側とし、水晶片８を内底面側として、開口面部から励振電極１１ａが露出する。次に、表面実装発振器を動作させ、例えばイオンガンからのガスイオンを励振電極１１ａに照射する。そして、励振電極１１ａの質量を減じて発振周波数を低い方から高い方に可変し、規格値内に調整する。最後に、金属カバー９をシーム溶接によって、容器本体７の開口端に接合し、ＩＣチップ１と水晶片８とを密閉封入する。

このような構成であれば、表面実装発振器は基本的に一部屋型としてＩＣチップ１と水晶片８とを密閉封入するので、ＩＣチップ１を保護するアンダーフィルを必要としない。したがって、アンダーフィルの吸湿作用による接合界面の亀裂等の弊害を排除できる。また、水晶片８は平板状基板１５に固着するので、この状態で振動特性を検査できることから、容器本体７内に密封する前に不良品を除去できる。したがって、高価なＩＣチップ１を廃棄することなく、生産性を高められる。

なお、水晶振動子３は水晶片８を固着した保持系を含めて振動特性が決定されるので、水晶片８単独ではその良否は判定できない。ここでは、平板状基板１５に水晶片８を固着するので、この時点での振動特性が良否を左右する。そして、平板状基板１５を内壁段部に固着するので、振動特性への影響は基本的に無視できる。

そして、この例では、平板状基板１５の中央領域に開口部１５ａを設けて水晶片８の励振電極１１ａを露出するので、発振周波数の調整時にマスクとして兼用できる。したがって、調整用の独立したマスク及びその位置決めを不要にし、作業性を良好にできる。

（他の事項）
上記実施形態では平板状基板１５には開口部１５ａを設けたが、第２図に示したように水晶片８を金属カバー９側として開口部１５ａがなかったとしてもよい。但し、この場合は、調整用のマスクを別個に必要とするので、開口部１５ａがあった方が有利となる。

本発明の一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）は平板状基板の水晶片を設けた裏面図、同図（ｃ）は同平面図である。 本発明の他の例を示す表面実装発振器の断面図である。 従来例を説明する表面実装発振器の図で、同図（ａ）は接合型、同図（ｂ）は一部屋型の断面図である。 従来例を説明する水晶片の平面図である。

１ ＩＣチップ、２ 実装基板、３ 水晶振動子、４ 実装端子、５、１３ 接合端子、６ バンプ、７ 容器本体、８ 水晶片、９ 金属カバー、１０ 外部端子、１１ 電極、１２ 水晶保持端子、１３ 導電性接着剤、１４ 金属リング、１５ 平板状基板。

Claims (2)

1. 内壁段部を有する凹状とした容器本体の内底面にＩＣチップを固着し、前記ＩＣチップの上方に水晶片を配置して前記容器本体の開口端面にカバーを接合してなる表面実装用の水晶発振器において、
   前記水晶片は、その両主面に励振電極を有すると共に、その外周部に当該両主面に有する前記励振電極から延出した引出電極を有し、
   前記水晶片を配置して、前記容器本体の前記内壁段部に固着した平板状基板を備え、
   前記平板状基板の中央領域には、前記水晶片に有する前記励振電極の一方の励振電極を露出させて、当該励振電極にイオンガスを照射して前記水晶片の発振周波数を調整するための開口を有し、
   前記水晶片は、その一方の主面に有する前記励振電極を前記平板状基板の前記開口に露出させて当該平板状基板に固着され、
   前記水晶片を固着した前記平板状基板の外周部は、前記水晶片の固着側を前記内底面側にして前記内壁段部に固着され、
   前記凹状とした容器本体の開口端面にカバーを接合してなることを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 中央領域に開口を有する平板状基板に、励振電極を両主面に有し、当該励振電極の各引出電極を一端部に有する水晶片の一方の主面の励振電極を前記平板状基板の前記開口に露出させて前記一端部で固着し
   前記水晶片を固着した前記平板状基板の接合端子を、内底面にＩＣチップを固着し、内壁段部を有する凹状とした容器本体の当該内壁段部の接合端子に接続し、
   前記水晶発振器を動作させて前記開口から前記水晶片の一方の主面の前記励振電極にイオンガスを照射し、当該励振電極の質量を減じることで、発振周波数を低い方から高い方に可変して規定値内に調整し、
   然る後、前記容器本体の開口端に金属カバーを接合して、前記ＩＣチップと前記水晶片とを密閉封入することを特徴とする表面実装用の水晶発振器の製造方法。