JP2001044760A

JP2001044760A - 水晶振動子及び電圧制御発振器並びにその製造方法

Info

Publication number: JP2001044760A
Application number: JP11211303A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sato; 雄一佐藤
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】周波数調整を容易にして生産性を高める水晶振
動子及びこれを用いた電圧制御発振器並びに製造方法を
提供する。【構成】水晶片と該水晶片に直列に接続したインダクタ
を同一容器内収容して一体的して、インダクタ内蔵型と
した構成とする。また、水晶振動子にインダクタ及び電
圧可変容量素子を接続した電圧制御発振器において、前
記水晶振動子の容器に少なくとも前記インダクタを一体
的に収容した構成とする。さらに、水晶片と該水晶片に
直列に接続したインダクタとを同一容器内に収容して、
発振周波数を監視しながら前記水晶片の電極膜厚を制御
し、前記水晶片を前記容器内に密閉して水晶振動子を形
成した後、前記水晶振動子を発振回路内に組込んで発振
周波数を調整回路によって調整した製造方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＬＬ（PHASE LO
CKED LOOP）回路等に用いられる電圧制御発振器を産業
上の技術分野とし、特に水晶振動子を用いた電圧制御発
振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）電圧制御発振器は、制御
電圧に応答して発振周波数が変化するものとして知られ
る。このようなものの一つに水晶振動子（水晶発振器）
を用いた電圧制御発振器がある。通常では、コンデンサ
によって発振周波数の調整を行うが、調整を容易にした
ものが求められている。

【０００３】（従来技術の一例）第４図は従来例を説明
する電圧制御発振器の回路図である。電圧制御発振器
は、例えばコルピッツ型とした発振回路１の水晶振動子
２に電圧可変容量素子例えば可変容量ダイオード３を直
列に接続してなる。そして、可変容量ダイオード３に制
御電圧Ｖcを印加して発振周波数を可変する。すなわ
ち、可変容量ダイオード３の端子間容量を制御電圧Ｖc
によって変化させて、水晶振動子２からみた発振ループ
の直列等価容量（所謂負荷容量）を制御し、発振周波数
を可変する。

【０００４】通常では、周波数可変幅を広くするため、
水晶振動子２にインダクタ４を直列に接続する。第５図
は水晶振動子のリアクタンス特性であり、インダクタ４
を付加することにより、直列共振周波数ｆ0が低域側ｆ
0'に移行する。これによって、直列及び反共振周波数ｆ
0'、ｆaの間隔が広がり、周波数可変幅が大きくなる。

【０００５】また、発振周波数の調整回路５を発振ルー
プ中に接続する。調整回路５は例えばコンデンサ６（ａ
ｂ）の並列回路からなり、一方（６ａ）を粗調整とし、
他方（６ｂ）を微調整とする。なお、図中の符号Ｔrは
発振用増幅器、Ｃ（1、2）は発振用の分割コンデンサ、
Ｒ（1、2、3、4）は抵抗である。

【０００６】水晶振動子２は例えば表面実装用の容器内
に水晶片７を密閉封入する。水晶片７は両主面に励振電
極８（ａｂ）を有し、両端部に接続電極９（ａｂ）を延
出する。そして、容器本体１０の端子電極（未図示）の
形成された底面に両端部を導電性接着剤１１によって固
着する。さらに、容器本体１０の開口面を樹脂１２等に
よってカバー１３を封止し、水晶片を密閉する。

【０００７】一般には、発振周波数が目標周波数（公称
周波数）より高くなるように、水晶片７の励振電極８ａ
の厚みを調整して、カバー１３を接合する。そして、発
振回路１内に水晶振動子２を組み込み、さらに微調用の
コンデンサ６ｂを付加して負荷容量を増加させ、発振周
波数を低下させて公称周波数に一致させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の電圧制御発振器では、周波数
可変幅を広くするインダクタ４を使用することに起因し
て次の問題があった。すなわち、インダクタ４はコンデ
ンサ等の他の素子に比較して、素子値「インダクタンス
値（μＨ）」の偏差（バラツキ）が大きい。

【０００９】したがって、調整回路５による周波数調整
幅が広がり、コンデンサ６（ａｂ）による周波数調整を
面倒にしていた。また、素子値の異なる特に微調用のコ
ンデンサ６ｂを数多く揃える必要もあって、生産性を低
下させる問題があった。

【００１０】（発明の目的）本発明は、周波数調整を容
易にして生産性を高める水晶振動子及びこれを用いた電
圧制御発振器並びに製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（着目点）本発
明は、水晶振動子の形成時にインダクタを接続して電極
膜厚を制御すれば、インダクタンスのバラツキを含んで
発振周波数を調整できる点に着目し、水晶片とインダク
タを同一容器に一体的に収容することを着想した。

【００１２】（解決手段）本発明は、水晶片７とインダ
クタ４を同一容器内に一体的に収容して水晶振動子を構
成したことを基本的な解決手段とし（請求項１）、これ
を用いて電圧制御発振器を構成する（請求項２）。ま
た、インダクタと水晶片とを収容して発振周波数を監視
しながら電極膜厚を制御して水晶振動子を形成した後、
発振回路に組込み発振周波数を調整する製造方法とする
（請求項３）。

【００１３】

【作用】本発明は、水晶片とインダクタを同一容器内に
収容するので、インダクタのバラツキを見込んだ上で水
晶振動子を調整できる。したがって、発振回路に組込ん
だ後の発振周波数の調整時にはインダクタのバラツキを
考慮する必要がない。以下、本発明の一実施例を製造方
法を示しながら説明する。

【００１４】

【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振
動子の図である。なお、前従来例図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。電圧制御発
振器は、前述のように、水晶振動子２にインダクタ４、
可変容量ダイオード３及び調整回路５を直列に接続し
て、発振ループを形成する（前第４図参照）。そして、
この例では、水晶振動子２は水晶片７を封入する容器本
体１０の裏面に凹部１４を設けて、例えばチップ状のイ
ンダクタ４を収容する。インダクタ４と水晶片７とは図
示しないパターンによって直列接続する（第２図）。直
列接続（直列回路）の両端子（ｘｙ）は、アース端子と
ともに実装端子１５として側面及び裏面に延出する。

【００１５】そして、インダクタ４と水晶片７とを容器
本体１０に一体的にした後、図示しない周波数調整器に
よって発振周波数を監視しながら、予め形成された水晶
片７の励振電極８ａの電極膜厚を調整する。電極膜厚は
例えば蒸着やイオンミーリングによって制御される。こ
こでは、公称周波数より高い発振周波数に設定して、水
晶片７の電極膜厚が形成される。次に、容器本体１０に
カバー１３を接合して水晶片７を密閉封入し、インダク
タ４を内蔵した水晶振動子２（インダクタ内蔵水晶振動
子とする）を形成する。

【００１６】次に、インダクタ内蔵水晶振動子を前述し
た発振回路１に組み込む。そして、調整回路５によって
発振周波数を公称周波数に一致させる。粗調用のコンデ
ンサ６ａを予め取付けておき、公称周波数との周波数差
から微調用のコンデンサ６ｂを選択して公称周波数に一
致させる。

【００１７】このような構成であれば、水晶振動子２は
インダクタ４を接続した状態で調整されるので、インダ
クタンスのバラツキは解消される。要するに、インダク
タンスのバラツキを含んだ上で、水晶振動子２の電極膜
厚が制御される。したがって、インダクタ内蔵水晶振動
子を発振回路１に組み込む段階では、周波数可変幅を広
くした等価水晶振動子とすることができる。

【００１８】このことから、従来のように水晶振動子２
を調整した後インダクタ４を接続する場合に比較して、
インダクタ４のバラツキによる周波数変動がないので、
調整回路５による調整量も一定の範囲内に小さくでき
る。したがって、調整用のコンデンサ６（ａｂ）の種類
も少なくでき、特に微調用のコンデンサ６ｂの品揃えを
少なくでき、調整を容易にして生産性を向上できる。

【００１９】

【他の実施例】上記実施例では、水晶振動子２にインダ
クタ４を内蔵して一体的にしたが、例えば可変容量ダイ
オード３もコンデンサに比較してバラツキが大きい。し
たがって、インダクタ４及び可変容量ダイオード３を水
晶振動子２の裏面の凹部１４内に収容して一体的にしも
よい。この場合、三者は図示しないパターンによって、
可変容量ダイオード３、インダクタ４及び水晶振動子２
の順に直列接続する（第３図）。

【００２０】但し、インダクタ４は可変容量ダイオード
３のカソードに接続する。そして、可変容量ダイオード
３のアノード及びカソードと水晶振動子２の一端を実装
端子ｘｙｚとして容器本体１０の外表面に形成する。な
お、カソード側に接続する高周波阻止抵抗Ｒ4を一体的
に収容してもよい。このようにして、水晶振動子２（水
晶片７）の電極膜厚を調整した後水晶片２を密閉封入
し、発振回路１に組み込めば可変容量ダイオード３のバ
ラツキも吸収されるので、周波数調整をさらに容易にす
る。

【００２１】

【他の事項】なお、上記実施例では、水晶振動子２には
単にインダクタ４を接続したが、例えばインダクタ４に
並列に抵抗を設けて等価直列インダクタンスを制御し
て、周波数可変幅を調整してもよく、この抵抗も一体的
に容器に収容してもよい（未図示）。また、容器本体１
０の裏面に凹部１４を設けてインダクタ４等を収容する
としたが、例えば容器本体１０の空間部に水晶片７と一
緒に内蔵してもよい。

【００２２】要は、水晶片７とインダクタ４が直列に接
続して容器に一体化されたインダクタ内蔵型水晶振動子
２であればよい。この場合、インダクタ４は必ずしもチ
ップ素子等の個別品でなく、例えば容器の裏面にスパイ
ラル状に形成してもよい。また、電圧可変容量素子は可
変容量ダイオード３としたが、電圧に対して実質的に容
量が変化する素子であればいずれでもよい。さらに、水
晶振動子２の構造例えば保持や封止の形態は任意にでき
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、水晶片とインダクタを同一容
器内に一体的に収容してインダクタ内蔵の水晶振動子を
形成し、これを用いて電圧制御発振器を構成し、さらに
インダクタと水晶片とを収容して発振周波数を監視しな
がら電極膜厚を制御して水晶振動子を形成した後、発振
回路に組込み発振周波数を調整するので、周波数調整を
容易にして生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する特に水晶振動子の
断面図である。

【図２】本発明の一実施例を説明するインダクタ内蔵水
晶振動子の回路図である。

【図３】本発明の他の実施例を説明する可変容量ダイオ
ード及びインダクタ内蔵の水晶振動子の回路図である。

【図４】従来例を説明する電圧制御発振器の回路図であ
る。

【図５】従来例を説明する水晶振動子のリアクタンス特
性図である。

【図６】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。

【符号の説明】

１発振回路、２水晶振動子、３可変容量ダイオー
ド、４インダクタ、５調整回路、６調整用のコン
デンサ、７水晶片、８励振電極、９接続電極、１
０容器本体、１１導電性接着剤、１２樹脂、１３
カバー、１４凹部．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶片と該水晶片に直列に接続したインダ
クタを同一容器内に収容して一体的にして、インダクタ
内蔵型としたことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】水晶振動子にインダクタ及び電圧可変容量
素子を接続した電圧制御発振器において、前記水晶振動
子の容器に少なくとも前記インダクタを一体的に収容し
たことを特徴とする電圧制御発振器。
【請求項３】水晶片と該水晶片に直列に接続したインダ
クタとを同一容器内に収容して、発振周波数を監視しな
がら前記水晶片の電極膜厚を制御し、前記水晶片を前記
容器内に密閉して水晶振動子を形成した後、前記水晶振
動子を発振回路内に組込んで発振周波数を調整回路によ
って調整したことを特徴とする電圧制御発振器の製造方
法。