晶体振荡器的制作方法

本发明涉及一种面安装型的晶体振荡器(surfacemounttypecrystaloscillator)，层叠有安装基板与面安装型晶体振子的构造，所述安装基板安装有电子组件。
背景技术：
：在信息化社会中，晶体振荡器是必需的频率基准源。作为此种晶体振荡器的一种，例如已有专利文献1所记载的层叠有安装基板与面安装型晶体振子的构造的面安装型晶体振荡器(以下也称为层叠型晶体振荡器)，所述安装基板包含：安装有电子组件(集成电路(integratedcircuit，ic)或电容器)的陶瓷基板，所述面安装型晶体振子使用有陶瓷容器。所述层叠型晶体振荡器是利用焊料(solder)，将设置于晶体振子的端子电极与设置于安装基板的端子连接电极连接，由此实现目标构造。而且，通过将设置在安装基板的晶体振子反面的安装电极连接于电子设备，将所述层叠型晶体振荡器装入至电子设备。对于所述层叠型晶体振荡器来说，只要将具有通用性的晶体振子层叠于所期望的安装基板，就能够实现所期望的振荡器，因此，能够获得生产性的优点等。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2000-353919号公报技术实现要素：[发明所要解决的问题]而且，作为晶体振荡器的一种，已有温度补偿型晶体振荡器。由于进行温度补偿，因此，温度补偿型晶体振荡器的输出频率精度高于温度补偿型以外的晶体振荡器，但是，所述温度补偿型晶体振荡器需要满足迟滞(hysteresis)特性这一规格项目。图5是对迟滞特性进行说明的图，横轴表示放置晶体振荡器的环境温度，纵轴表示晶体振荡器的输出频率的变化率。图5表示了环境温度上升时与下降时的频率变化特性t1、t2之间产生差异(产生迟滞特性)。理想的是无迟滞特性。实际上，较理想的是环境温度上升时与下降时的频率变化率之差δfn的最大值δfmax满足规定值以下。对于层叠型及温度补偿型晶体振荡器来说，也希望改善迟滞特性。导致层叠型晶体振荡器的迟滞特性变差的原因之一在于：如下所述的应力，所述应力是因安装基板及晶体振子之间的热膨胀系数之差而在晶片中产生的应力。只要能够减小所述应力，则能够期待改善所述迟滞特性。本申请的目的在于解决所述问题。[解决问题的技术手段]为了实现所述目的，本发明的晶体振荡器包括：面安装型晶体振子与安装基板。所述面安装型晶体振子使用有陶瓷容器，且所述面安装型晶体振子的平面形状为长方形状。所述安装基板包含：安装有电子组件的陶瓷基板，且所述安装基板的平面形状为长方形状。所述晶体振荡器是：将所述面安装型晶体振子与所述安装基板层叠，并通过接合材将所述面安装型晶体振子与所述安装基板彼此的端子相互连接的构造，且以所述安装基板的长边与所述面安装型晶体振子的长边正交的配置关系，将所述安装基板与所述面安装型晶体振子连接。再者，所述安装基板的所述长边与所述面安装型晶体振子的所述长边，形成角度为90度±5度的正交的配置关系；优选的是，所述安装基板的所述长边与所述面安装型晶体振子的所述长边，形成角度为90度±3度的正交的配置关系。在本发明中，所述接合材典型为焊料。具体为以铅与锡为主成分的铅系焊料、无铅焊料(例如从锡、银、铜、锌等中选择的锡系无铅焊料)、金-锡合金等金系焊料。根据情况，接合材也可以是导电性粘接材。另外，本发明中所谓的安装基板是指：至少安装有晶体振荡电路用的电子组件的基板。而且，所述安装基板是指：外形比所层叠的晶体振子的外形更大的基板。更优选设为如下基板，所述基板相对于所使用的晶体振子的外形，具有晶体振子的标准化尺寸组中的大一级的尺寸。例如，在晶体振子是长边的长度约为3.2mm，短边的长度约为2.5mm(所谓的3225型)的晶体振子的情况下，安装基板较佳设为长边的长度约为5.0mm，短边的长度约为3.2mm(所谓的5032型)的大小的安装基板。即，安装基板的短边的长度与晶体振子的长边的长度较佳设为相同或大致相同的关系。具体来说，较佳设为如下关系：相对于安装基板的短边的长度，晶体振子的短边的长度为95％～105％，优选为98％～102％，更优选为99％～101％。在将晶体振子与安装基板设为如上所述的大小关系的情况下，能够获得如下优点，例如容易减小在晶片中产生的应力，而且容易将晶体振子安装于安装基板，以及在将所述晶体振荡器安装于电子设备的基板时，也容易使焊盘图案(landpattern)等标准化。因此，能够获得如下优点，例如能够以廉价、成品率良好且容易供使用者利用的形态，提供已完成的使用有晶体振子的层叠型晶体振荡器。作为其他的组合，例如可列举晶体振子的长边约为2.5mm，短边约为2.0mm(所谓的2520型)，安装基板的长边约为3.2mm，短边约为2.5mm(所谓的3225型)的层叠型晶体振荡器等。[发明的效果]在以往的层叠型晶体振荡器中，安装基板与面安装型晶体振子这两者是以使两者的长边平行的方式层叠(参照图3)，而在本发明中，以使两者的长边正交的方式使两者层叠，因此，根据后述的模拟结果，得知与以往相比，能够减小因所述晶体振荡器的环境温度的变化而在晶体振子的晶片中产生的应力。因此，能够期待改善频率温度特性的迟滞特性。附图说明图1a、图1b是实施方式的晶体振荡器10的说明图。图2a、图2b是实施方式的晶体振荡器10所主要具有的晶体振子20的说明图。图3是比较例的晶体振荡器70的说明图。图4a、图4b是对模拟结果进行说明的补充图。图5是对频率温度特性的迟滞性进行说明的图。[符号的说明]10：晶体振荡器；20：晶体振子；21：陶瓷容器；21a：凹部；23：晶片；25：导电性凸块；27：导电性粘接剂；29：缝焊用环；31：盖材；33：安装端子；35：激振用电极；40：安装基板；41：陶瓷基板；41a：凹部；43a、43b、43c：电子组件；45：安装端子(与晶体振子之间的安装端子)；47：安装端子(与电子设备等之间的安装端子)；49：凹槽；50：接合材(焊料)；70：比较例的模型(比较例的晶体振荡器)；p-p：线；q：中央部；t：厚度；t1：频率变化特性；t2：频率变化特性；t：厚度；δfmax：最大值；δfn：频率变化率之差。具体实施方式以下，参照附图来对本发明的晶体振荡器的实施方式进行说明。再者，用于说明的各图仅以能够理解本发明的程度而概略性地加以表示。另外，在用于说明的各图中，对同样的结构成分附上相同符号来表示，有时也会省略其说明。另外，以下的实施方式所述的形状、尺寸、材质等仅为本发明的范围内的较佳例。因此，本发明并不限定于以下的实施方式。1.构造的说明图1a及图1b是实施方式的晶体振荡器10的说明图。特别是，图1a为实施方式的晶体振荡器10的立体图；图1b为实施方式的晶体振荡器10的剖视图，且为相当于图1a的p-p线的剖视图。实施方式的晶体振荡器10包括：面安装型晶体振子20、安装基板40以及接合材50，所述接合材50将所述面安装型晶体振子20及安装基板40的彼此相向的面上所设置的安装端子33及安装端子45彼此连接。使用焊料作为接合材。晶体振子20包括陶瓷容器21，所述陶瓷容器21具有凹部21a。而且，在所述凹部21a内安装有晶片23(图1b)。详细来说，晶片23通过导电性粘接剂27固定于导电性凸块25，所述导电性凸块25设置于陶瓷容器21的凹部21a的底面。另外，晶体振子20在陶瓷容器21的上表面具有缝焊用环29(seamweldingring)，盖材31焊接于所述缝焊用环29。此外，在所述陶瓷容器21的与安装基板40相向的面的四个角落各具有一个安装端子33，总计具有四个安装端子33。在所述实施例的情况下，所述四个安装端子33中的两个安装端子33经由陶瓷容器21中所形成的通孔线(viawiring)(未图示)而连接于导电性凸块25。图2a是将晶体振子20的盖材31拆除后观察晶体振子20所见的俯视图，图2b是晶体振子20的仰视图。在此情况下，内置于晶体振子20的晶片23设为：平面形状为矩形状的at切割晶片。所述晶片23在两个主面具有激振电极35。在所述晶片23的短边侧的端部的沿着短边方向隔开的两个点，通过导电性粘接剂27将所述晶片23连接固定于导电性凸块25。另外，如所述说明所述，设置于晶体振子20底面的四个安装端子33中的对角线上的两个安装端子33经由通孔线(未图示)及导电性凸块25而连接于激振电极35。而且，所述四个安装端子33通过接合材50而连接于安装基板40侧的安装端子45。如图1b所示，安装基板40将具有凹部41a的陶瓷基板41作为骨架材料(framematerial)。所述凹部41a设置于陶瓷基板41的与晶体振子20相反的面。而且，所述凹部41a的底面具有电子组件，具体来说，具有振荡电路及温度补偿电路用的集成电路(ic)43a或电容器43b、43c。另外，在所述陶瓷基板41的与晶体振子20的安装端子33对应的位置具有安装端子45。而且，在所述例子的情况下，晶体振子20与安装基板40在各自所设置的安装端子33、45的位置，即在四个部位，通过接合材50而被连接固定。另外，在陶瓷基板41的设置有凹部41a的面的边缘区域，具有用以将所述晶体振荡器10安装于电子设备等的安装端子47。电子组件43a、43b、43c、安装端子45及安装端子47通过通孔线(图示省略)或凹槽(castellation)49等，以规定关系彼此连接。再者，安装端子47用作电源用端子、接地(ground，gnd)用端子、输出端子等各种端子。在所述实施方式的情况下，将安装基板40的大小设为被称为5032型的大小，将晶体振子20的大小设为被称为3225型的大小。因此，安装基板40的长边的长度与晶体振子20的短边的长度相同或大致相同，均约为3.2mm左右。另外，预先准备晶体振子20与安装基板40，将焊膏(soldercream)涂布至所述晶体振子20与安装基板40中的一个的安装端子上之后，使两者层叠，并在例如隧道炉(tunnelkiln)等中进行处理，由此，能够获得所述实施方式的层叠型晶体振荡器10。2.模拟及其结果的说明以下说明使用所述本发明的层叠型晶体振荡器的有限元法(finiteelementmethod)用模型(以下称为实施例)、与如下有限元法用模型(以下称为比较例)进行基于有限元法的模拟所得的结果，所述有限元法用模型(以下称为比较例)如图3所示，除了使晶体振子20的长边与安装基板40的长边平行以外，与本发明相同。模拟条件如下。所述条件设为安装基板40的长边尺寸约为5mm，短边尺寸约为3.2mm(所谓的5032型)，安装基板40的较厚部分的厚度t(参照图1b)约为0.8mm，晶体振子20的长边尺寸约为3.2mm，短边尺寸约为2.5mm(所谓的3225型)，陶瓷部分的较厚部分的厚度t(参照图1b)约为0.3mm，缝焊用环29的厚度约为0.12mm，晶片23的标称频率为19.2mhz，接合材50为焊料。接着，通过有限元法来实施使实施例及比较例的模型的温度发生变化时的应力模拟。温度变化条件设为从室温(本模拟中为25℃)变化至+125℃的情况、与从室温变化至-125℃的情况这两个条件。再者，在实施例与比较例中，除了安装基板与晶体振子的配置关系正交以外，模拟条件相同，因此，将所使用的模型的各部分的详细尺寸或物理性的记载省略。为了理解发生所述温度变化的模型中的应力分布模拟，图4a、图4b引用了模拟时的图像。在所述图4a、图4b中，以与图1a、图1b等相同的符号记载了各部件的符号等。另外，在图4a、图4b中，q是指晶片23的中央部。在所述模拟中，通过计算出发生了所述温度变化时的q点的应力，对实施例的效果进行研究。再者，在晶片的表侧与背侧(安装基板侧)的两个点，计算出q点的应力。将这些结果表示于表1、表2。表1表示使实施例、比较例的各模型的温度从室温变化至+125℃时，在晶片23的表侧及背侧的各中央部q产生的应力的最大值。表2表示使实施例、比较例的各模型的温度从室温变化至-125℃时，在晶片23的表侧及背侧的各中央部q产生的应力的最大值。[表1]表1：使模型从室温变化至+125℃时，在试样中产生的最大应力实施例比较例在晶片表侧的中央部产生的应力0.5620.581在晶片背侧的中央部产生的应力0.2520.394单位：mpa[表2]表2：使模型从室温变化至-125℃时，在试样中产生的最大应力实施例比较例在晶片表侧的中央部产生的应力0.8660.829在晶片背侧的中央部产生的应力0.3780.536单位：mpa根据表1、表2所示的模拟结果，得知无论是在使模型的温度从室温上升的情况下，还是在使模型的温度从室温下降的情况下，与比较例相比，实施例的在晶片的背面侧的中央部(安装基板侧)产生的应力均更小。具体来说，在晶片的背面，当温度上升时，实施例/比较例＝0.252/0.39464％，当温度下降时，实施例/比较例＝0.378/0.53671％。另一方面，在晶片的表侧，当温度上升时，实施例/比较例＝0.562/0.58197％，当温度下降时，实施例/比较例＝0.866/0.829104％，实施例及比较例同等。关于在晶片的表侧产生的应力，实施例与比较例看上去大致同等而无差异，认为其理由在于：由安装基板与晶体振子的热膨胀系数差等引起的应变首先会对晶片背侧(安装基板侧)的部分产生影响，并向晶片的表侧逐渐缓和。根据所述模拟能够理解：即使在实施例与比较例中，晶片表侧的应力看上去无差异，但实施例更有利于减小在晶片中产生的应力。因此，得知在将平面形状为长方形的安装基板与平面形状为长方形的面安装型晶体振子层叠而构成层叠型晶体振荡器的情况下，较佳以使安装基板的长边与晶体振子的长边正交的方式来配置两者并使两者层叠。而且，由此也能够期待减小作为温度特性的迟滞。3.其他实施方式在所述内容中，对本发明的晶体振荡器的实施例进行了说明，但本发明并不限于所述例子。例如，在所述例子中，将安装基板的大小设为所谓的5032型，将晶体振子的大小设为所谓的3225型，但组合有实施例以外的大小的安装基板与晶体振子的晶体振荡器也能够获得本发明的效果。另外，本发明适合应用于频率温度特性的规格严格的温度补偿型的层叠型晶体振荡器，但也能够应用于温度补偿型以外的层叠型晶体振荡器。另外，在所述实施例中，使用了具有缝焊用环的晶体振子作为晶体振子，但本发明也能够应用不具有缝焊用环的所谓的直接接缝(directseam)型晶体振子等其他晶体振子。另外，在所述实施例中，使用了平面形状为矩形的at切割晶片作为晶片，但本发明也能够应用形状及切断方位不同的晶片例如sc切割晶片、it切割晶片等。当前第1页12