JP2010103749A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子の振動特性を測定することが可能であって、誤作動が生じず確実にセット基板へ搭載できる表面実装発振器の提供。
【解決手段】底壁１ａ及び枠壁１ｂ、１ｃからなる凹状とした容器本体１に、水晶片３及び前記水晶片３と電気的に接続して発振回路を形成するＩＣチップ２を収容し、前記容器本体１にカバー４を接合して前記水晶片３及び前記ＩＣチップ２を密閉封入し、前記容器本体１の外底面には前記ＩＣチップ２の各端子が電気的に接続する実装端子７が形成された表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体１の外底面に予め形成されて前記水晶片３の振動特性を測定後に覆われ又は削除される水晶検査端子１１を有する構成とする。
【選択図】図２

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、特に水晶振動子の電気的特性（振動特性）が測定される水晶検査端子を設けた表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話に代表される携帯型の電子機器に周波数及び時間の基準源として広く用いられている。このようなものの一つに、水晶片とＩＣチップとを容器本体に収容して密閉封入し、水晶検査端子を外表面に設けた表面実装発振器がある。

（従来技術の一例）
第５図及び第６図は一従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第５図（ａ）は水晶振動子の測定時の正面図、第５図（ｂ）は同測定後の正面図、第５図（ｃ）は底面図、第６図は水晶振動子の平面図である。

表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、開口端面にカバー４を接合してなる。容器本体１は底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃからなり、凹部及び段部を有する。これらは、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。ＩＣチップ２は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積し、水晶端子５を含む各ＩＣ端子を回路機能面としての一主面に有する。

そして、容器本体１の凹部底面に、ＩＣチップ２の一主面側が例えばバンプ６を用いた超音波熱圧着によって固着される（所謂フリップチップボンディング）。ＩＣチップ２の各ＩＣ端子（例えば電源、アース、出力、ＡＦＣ端子）は容器本体１の外底面の４隅に形成された実装端子７に積層面及び図示しない４角部の円弧状の電極貫通孔（所謂スルーホール）を経て電気的に接続する。

水晶片３は両主面の励振電極８ａから例えば一端部両側に引出電極８ｂを延出する。そして、引出電極８ｂを延出した一端部両側を導電性接着剤９によって段部に固着し、水晶保持端子１０に電気的・機械的に接続する。水晶保持端子１０はＩＣチップ２の水晶端子５に電気的に接続する。

さらに、水晶保持端子１０は、水晶振動子（水晶片３）単体の電気的特性を測定するため、容器本体１の外底面に設けられた一対の水晶検査端子１１に電気的に接続する。各水晶検査端子１１は対向する辺縁中央部に形成され、外側面に設けた半円状のスルーホールによる導電路１２及び図示しない内部の回路パターンを経て一対の引出電極８ｂ即ち励振電極８ａ（要するに水晶片３）と電気的に接続する。なお、図中の符号１３は金属リングであり、シーム溶接によってカバー４が接合される。

そして、例えばネットワークアナライザとした図示しない測定器のプローブを一対の水晶検査端子１１に当接し、水晶振動子の振動特性（電気的特性）を測定する。その後、容器本体１の外側面に露出した各導電路１２をレーザー等によって切断（分断）する。

このようなものでは、水晶検査端子１１を容器本体１の外側面に設ける必要がなくなり、表面実装発振器の小型化（低背化）が可能となる。なぜなら、水晶検査端子１１を容器本体１の外側面に設けた場合は、水晶振動子の振動特性を測定するプローブの当接を確保するのに水晶検査端子１１も相応に大きくなる。このため、表面実装発振器の小型化、特に低背化が困難になる。しかし、上記のように水晶検査端子１１を容器本体の外底面に設けることでこの問題が解消されるからである。

また、表面実装発振器が他の電子部品とともにセット基板に搭載される際は、各導電路１２が切断されているため、セット基板の回路パターンが水晶検査端子１１と電気的に接触しても誤作動を引き起こすことがなくなる。さらに、接触しない場合であっても、水晶検査端子１１が浮遊容量を増加させて、電気的特性特に発振周波数に変化をもたらす、という問題が生じなくなる。
特開２００２−１９０７１０号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、実装端子７と水晶検査端子１１との間隔が狭くなる。そのため、表面実装発振器をセット基板に搭載する際に用いる半田や導電性接着剤等の導電接合材によって実装端子７と近接する水晶検査端子１１とが電気的に接続することがある。この結果、長さ方向の一対となる実装端子７がその間にある水晶検査端子１１を介して電気的に接続し、動作不良となる問題があった。

また、表面実装発振器をセット基板に搭載する際に、１つの水晶検査端子１１がセット基板上の２つ以上の導電路と接触することで誤動作が引き起こされるという問題もあった。なお、水晶検査端子１１と電気的に接触するセット基板上の導電路が１つの場合は、導電路１２の切断（分断）によって、水晶検査端子１１と水晶振動子（水晶片３）とが電気的に独立しているため、誤動作が生じない。

（発明の目的）
本発明は、水晶振動子の振動特性を測定することが可能であって、誤作動が生じず確実にセット基板へ搭載できる表面実装発振器の提供を目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、底壁及び枠壁からなる凹状とした容器本体に、水晶片及び前記水晶片と電気的に接続して発振回路を形成するＩＣチップを収容し、前記容器本体にカバーを接合して前記水晶片及び前記ＩＣチップを密閉封入し、前記容器本体の外底面には前記ＩＣチップの各端子が電気的に接続する実装端子が形成された表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体の外底面に予め形成されて前記水晶片の振動特性を測定後に覆われ又は削除される水晶検査端子を有する構成とする。

このような構成であれば、表面実装発振器を導電接合材によってセット基板に搭載する際に、水晶検査端子は覆われ又は削除されているため実装端子間は電気的に十分な間隔がある。したがって、導電接合材により複数の実装端子が電気的に接続することはない。

さらに、表面実装発振器をセット基板に搭載する際、表面実装発振器が配置されるセット基板の表面部分に２つ以上の導電路が形成されていた場合であっても、これらの導電路が電気的に接触して誤作動を引き起こすことはない。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記実装端子と対応する位置の両主面に電気的に接続した一対の補助実装端子が設けられた補助底壁を、前記容器本体の外底面に固着する。これにより、水晶検査端子が確実に覆われ、請求項１での効果を確実にする。また、前記補助実装端子は、対応する前記実装端子と電気的に接続しているため、セット基板に対する実装端子としての役割を十分に発揮する。

本発明の請求項３では、請求項１において、前記水晶検査端子は絶縁膜で覆う。これにより、水晶検査端子が確実に覆われ、請求項１での効果を確実にする。また、絶縁膜は補助底壁に比較して無視できる程度の厚みなので、表面実装発振器の低背化を維持できる。

本発明の請求項４では、請求項１において、前記水晶検査端子は削り取られる。これにより、水晶検査端子が確実に削除され、請求項１での効果を確実にする。また、水晶検査端子は削り取られて厚みの付加はなく、表面実装発振器の低背化を維持できる。さらに、水晶検査端子が存在しないため、浮遊容量が増加することもない。

（第１実施形態、請求項１、２に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の組立分解図である。なお、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、前述したように、セラミックとした底壁１ａ及び中間枠壁１ｂ、上枠壁１ｃを積層してなる容器本体１の凹部底面にＩＣチップ２を、段部に水晶片３を固着し、カバー４を接合してなる。ＩＣチップ２の水晶端子５を除く各ＩＣ端子（電源、アース、出力、ＡＦＣ端子）は、容器本体１の外底面の４隅に設けられた実装端子７に積層面及びスルーホールを経て電気的に接続する。また、水晶保持端子１０は、水晶振動子（水晶片３）単体の電気的特性を測定するため、容器本体１の外底面に設けられた一対の水晶検査端子１１に電気的に接続する（前第５図参照）。

そして、この実施形態では、容器本体１の底面には、補助実装端子１４を有して例えばセラミックからなる補助底壁１５を固着する。補助実装端子１４は容器本体１の実装端子７に対応する位置の４角部となる補助底壁１５の両主面に形成される。そして、両主面の補助実装端子１４は外側面等の図示しないスルーホールによって電気的に接続する。さらに、例えば半田によって、容器本体１の実装端子７と電気的・機械的に接続する。これにより、容器本体１の底面に露出して設けられた水晶検査端子１１を覆う。

このようなものでは、先ず、水晶振動子（水晶片３）の単独となる振動特性を、従来例同様に、水晶検査端子１１にプローブを当接して測定する。その後、前述した補助実装端子１４を有する補助底壁１５を容器本体１の外底面に固着し、水晶検査端子１１を覆う。そして、この状態でユーザに出荷され、図示しないセット基板に半田や導電性接着剤等の導電接合材によって搭載される。

このような構成であれば、容器本体１の実装端子７は補助底壁によって覆われて、補助実装端子１４が実質的な実装端子７になる。したがって、発明の効果の欄でも記載するように、実装端子７（即ち補助実装端子１４）には電気的に十分な間隔がある。このため、表面実装発振器をセット基板に搭載する際、導電接合材によって２つの実装端子７（即ち補助実装端子１４）が電気的に接続することはない。

また、表面実装発振器が配置されるセット基板の表面部分に２つ以上の導電パターンが形成されていた場合であっても、これらの導電パターンが電気的に接触して誤作動を引き起こすことはない。さらに、補助実装端子１４は、対応する実装端子７と電気的に接続しているため、セット基板に対する実装端子としての役割を十分に発揮する。

（第２実施形態、請求項１、３に相当）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は底面図である。なお、前実施形態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。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、水晶振動子（水晶片３）の単独となる振動特性を、容器本体１の外底面に設けた水晶検査端子７にプローブを当接して測定する。そして、第１実施形態での補助底壁１５に代えて、ＣＶＤコーティングによる絶縁膜１６にて水晶検査端子１１を覆う。

このような構成であれば、第１実施形態と同様に、セット基板への搭載時の電気的短絡を防止する。そして、絶縁膜１６は補助底壁１５に比較して無視できる程度の厚みなので、表面実装発振器の低背化を維持できる。

（第３実施形態、請求項１、４に相当）
第３図は本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第３図（ａ）は水晶振動子の測定時の底面図、第３図（ｂ）は同測定後の底面図である。なお、前実施形態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。

第３実施形態では、各実施形態と同様に、水晶振動子（水晶片３）の単独となる振動特性を、容器本体１の外底面に設けた水晶検査端子１１にプローブを当接して測定する。そして、ここでは、レーザーやガスイオンの照射等によって水晶検査端子１１を削り取る。これにより、容器本体１の外底面には水晶検査端子１１は露出しない状態にする。

このような構成であれば、各実施形態と同様に、セット基板への搭載時の電気的短絡を防止する。そして、容器本体１の外底面には水晶検査端子１１が存在しないため、浮遊容量が増加することもない。

（他の事項）
第１実施形態では補助底壁は平板面としたが、例えば第４図に示したように、補助底壁１５に４角部を除く十字状の溝１７を設けてもよい。これにより、例えばセラミックとした補助底壁と例えばガラスエポキシとしたセット基板との熱膨張係数差による導電接合材としての例えば半田に生ずる亀裂の発生を防止できる。

また、第１実施形態から第３実施形態の表面実装発振器では、水晶検査端子１１は容器本体１の外側面に形成された導電路１２によって水晶片３と電気的に接続している。しかしながら、例えば、底壁１ｃに形成するスルーホール及び底壁１ｃ上の導電路、中間枠壁１ｂに形成するスルーホールによって、水晶検査端子１１が水晶片３と電気的に接続する場合においても適用できることは勿論である。

本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の組立分解図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は底面図である。 本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第３図（ａ）は水晶振動子の測定時の底面図、第３図（ｂ）は同測定後の底面図である。 本発明の他の実施形態を説明する表面実装発振器（補助底壁）の底面図である。 従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第５図（ａ）は水晶振動子の測定時の正面図、第５図（ｂ）は同測定後の正面図、第５図（ｃ）は底面図である。 従来例を説明する水晶振動子の平面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ カバー、５ 水晶端子、６ バンプ、７ 実装端子、８ａ 励振電極、８ｂ 引出電極、９ 導電性接着剤、１０ 水晶保持端子、１１ 水晶検査端子、１２ 導電路、１３ 金属リング、１４ 補助実装端子、１５ 補助底壁、１６ 絶縁膜、１７ 十字状の溝。

Claims (4)

1. 底壁及び枠壁からなる凹状とした容器本体に、水晶片及び前記水晶片と電気的に接続して発振回路を形成するＩＣチップを収容し、前記容器本体にカバーを接合して前記水晶片及び前記ＩＣチップを密閉封入し、前記容器本体の外底面には前記ＩＣチップの各端子が電気的に接続する実装端子が形成された表面実装用の水晶発振器において、前記容器本体の外底面に予め形成されて前記水晶片の振動特性を測定後に覆われ又は削除される水晶検査端子を有することを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記実装端子と対応する位置の両主面に電気的に接続した一対の補助実装端子が設けられた補助底壁を、前記容器本体の外底面に固着して、前記水晶検査端子が覆われた表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記水晶検査端子は絶縁膜で覆われた表面実装用の水晶発振器。
4. 請求項１において、前記水晶検査端子は削り取られる表面実装用の水晶発振器。