JP2002271142A - 表面実装型の水晶発振器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水晶振動子単体の測定を容易にして小型化を促
進する表面実装発振器及びその製造方法を提供する。 【構成】表面実装容器の他方の主面側の凹部底面に配設
されて一方の主面側の凹部底面に収容された水晶片の励
振電極の少なくとも一方と電気的に接続する回路素子を
有し、前記回路素子における端子電極の面積をＳ1と
し、前記表面実装容器の他主面側の凹部底面に形成され
て前記水晶片の励振電極と電気的に接続するとともに前
記回路素子の実装電極と接続する端子接続電極の面積を
Ｓ2としたとき、前記端子電極の面積Ｓ1と前記端子接続
電極Ｓ2との面積比Ｓ2／Ｓ1を１．８倍以上の大きさに
し、前記端子接続電極を前記水晶測定端子に兼用した構
成とする。また、前記回路素子は前記発振回路の周波数
温度特性を補償するための温度補償素子とする。さら
に、前記水晶測定端子によって前記水晶片の特性を測定
した後、前記端子接続電極に前記回路素子を接続した製
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】本発明は表面実装型の水晶発
振器（表面実装発振器とする）及びその製造方法を産業
上の技術分野とし、特に表面実装容器の外表面に水晶測
定端子を露出して水晶振動子（水晶片）の特性を独立的
に測定する表面実装発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）水晶発振器は周波数及び
時間の基準源として通信機器を含む各種の電子機器に広
く用いられる。特に、表面実装発振器は、小型軽量であ
ることから携帯機器を主として採用される。そして、例
えば携帯電話用では、温度変化が大きい動的環境下での
使用となることから、温度補償型の表面実装発振器（温
度補償発振器とする）が採用される。

【０００３】（従来技術の一例）第６図は一従来例を説
明する温度補償発振器の回路図である。温度補償発振器
は、概ね、水晶振動子１、発振回路を形成するＩＣ２、
及び温度補償回路３からなる。発振回路は例えば水晶振
動子１をインダクタ成分とし、図示しない共振回路を形
成する分割コンデンサ及び発振用増幅器を備えたコルピ
ッツ型とする。ＩＣ２は発振回路を形成する水晶振動子
１を除く回路素子を集積化する。温度補償回路３は水晶
振動子１とアース間に挿入され、高温補償回路３ａと低
温補償回路３ｂを直列に接続してなる。

【０００４】高温及び低温補償回路３（ａｂ）はそれぞ
れサーミスタ４とコンデンサ５の並列回路からなる。そ
して、温度に依存したサーミスタ４の抵抗値に基づき、
並列回路の端子間容量（等価直列容量）が変化すること
を利用して温度補償する。高温補償回路３ａは単調増加
の三次曲線となる周波数温度特性の常温約２５℃以上
を、低温補償回路３ｂは常温２５℃以下の低温部を独立
的に補償する（第７図）。

【０００５】要するに、水晶振動子１から見た回路側の
直列等価容量を周波数温度特性に応じて変化させ、矢印
で示すように高温部では周波数温度特性を引き下げ、低
温部では引き上げて周波数温度特性を平坦にする。これ
らは、通称では直接法と呼ばれる。

【０００６】これらのものでは、例えば第８図に示した
ように表面実装容器６をＨ状とした容器本体７とカバー
８から形成する。容器本体７の一主面側の凹部底面（一
方の凹部底面とする）には、水晶片１Ａの一端部両側を
導電性接着剤９によって固着する。水晶片１Ａの一端部
両側には、両主面の励振電極１０（ａｂ）から引出電極
１１（ａｂ）が延出する（第９図）。

【０００７】そして、他主面側の凹部底面（他方の凹部
底面とする）には、チップ状のＩＣ２及び温度補償素子
（サーミスタ４及びコンデンサ５）を配設する。温度補
償素子は両端側に実装用の端子電極１２（ａｂ）を有す
る。さらに、他方の凹部底面には、水晶片１Ａの一対の
引出電極１１（ａｂ）と図示しない配線路によって電気
的に接続した水晶測定端子１３（ａｂ）を形成する（第
１０図）。

【０００８】このようなものでは、水晶測定端子１３
（ａｂ）によって、水晶振動子単体としての特性例えば
クリスタルインピーダンス（ＣＩ）や直列共振周波数を
測定できるので、高価なＩＣ２の搭載前に水晶振動子１
に起因した不良品を排除でき、生産性を高める。また、
水晶片１Ａを強励振することにより微塵の除去もでき
る。

【０００９】また、温度補償回路３をそれぞれ独立した
ディスクリートタイプの温度補償素子によって形成す
る。したがって、例えば補償電圧発生回路及び電圧可変
容量素子を用いた電圧制御による所謂間接法の温度補償
回路（機構）を集積化したものに比較し、雑音特性を良
好にして消費電力を少なくする。なお、温度補償回路を
もＩＣ２に集積化すると、温度検出手段による検出レベ
ルが小さいため、雑音特性を悪化させて消費電力も大き
くなる。

【００１０】

【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、上記構成の温度補償発振器では、水晶測
定端子１３（ａｂ）を別個に形成するので、他方の凹部
底面が面積上の制約を受けて小型化を阻害する問題があ
った。なお、温度補償素子以外の回路素子をも単一素子
（ディスクリートタイプ）として個別化を進めた場合
は、さらに面積の制約を受ける。これらのことから、水
晶測定端子１３（ａｂ）を容器本体７の側面に形成する
ことも考えられたが、測定器からのプローブ（測定端
子）を、高さが小さい側面に当接して測定することが困
難であった。

【００１１】（発明の目的）本発明は、水晶振動子単体
の測定を容易にして小型化を促進する表面実装発振器及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、温度補償素子
等の回路素子に設けられた端子電極の面積をＳ1とし、
表面実装容器の他方の凹部底面に形成されて水晶振動子
の励振電極と電気的に接続する端子接続電極の面積をＳ
2としたとき、両者の面積比Ｓ2／Ｓ1を１．８倍以上の
大きさにして、端子接続電極を水晶測定端子に兼用した
ことを基本的な解決手段とする。また、端子接続電極に
よって水晶片の特性を測定した後、端子接続電極に回路
素子の端子電極を接続した製造方法とする。

【００１３】

【作用】本発明では、回路素子の端子電極と表面実装発
振器の端子接続電極の面積比Ｓ2／Ｓ1を１．８倍以上の
大きさにしたので、水晶測定端子に適用できる。また、
端子接続電極によって水晶片の特性を測定した後、端子
接続電極に回路素子の端子電極を接続するので、水晶測
定端子を別個に設ける必要がない。以下、本発明の一実
施例を製造工程を踏まえて説明する。

【００１４】

【実施例】第１図乃至第３図は本発明の一実施例を説明
する図で、第１図は温度補償発振器の回路図、第２図は
表面実装容器の他方の凹部底面図、第３図は凹部底面の
一部拡大図である。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。温度補償
発振器は、前述したように水晶振動子１と、発振回路を
形成するＩＣ２と、いずれもサーミスタ４とコンデンサ
５からなる高温及び低温補償回路３（ａｂ）を備えた温
度補償回路３からなる。これらは、前述のように表面実
装容器６（容器本体７）の一方の凹部底面に水晶片１Ａ
を固着し、他方の凹部底面にＩＣ２及び温度補償素子
（サーミスタ４、コンデンサ５）を配設する。

【００１５】この実施例では、水晶振動子１の一端側
（アース側）に高温補償回路３ａを、他端側（発振回路
側）に低温補償回路３ｂを接続する構成とする。そし
て、容器本体７の他方の凹部底面に形成されるサーミス
タ４及びコンデンサ５の端子接続電極１４（ａｂ）及び
１５（ａｂ）のうち、コンデンサ５の端子接続電極１４
（ａｂ）を通常より大きく形成する。ここでは、水晶振
動子１の一対の端子即ち水晶片１Ａの励振電極１０（ａ
ｂ）と電気的に接続するところの高温及び低温補償回路
３（ａｂ）の各コンデンサ５の一方の端子接続電極１４
aを大きくする。

【００１６】具体的には、コンデンサの大きさ（平面外
形）は例えば1.0×0.5ｍｍで、端子電極１２（ａｂ）の
両端側からの距離（幅）は誤差を含めて0.2〜0.35ｍｍ
となる（例えば村田製作所製、型名ＧＲＭ３６）。な
お、コンデンサ５の幅方向は0.5±0.05ｍｍの許容誤差
としている。したがって、端子電極１２（ａｂ）の最大
面積Ｓ1は0.1925ｍｍ^２になる。この場合、一般には端
子接続電極１４（ａｂ）はそれぞれ大きくても0.4×0.6
ｍｍ程度で、面積Ｓ2は0.24ｍｍ^２となる。したがっ
て、両者の面積比Ｓ2／Ｓ1は1.246程度になる。

【００１７】この例では、各コンデンサ５の接続する端
子接続電極の一方１４ａを0.6×0.6ｍｍ（面積Ｓ2＝0.3
6ｍｍ^２）とし、他方１４ｂを一般の0.4×0.6ｍｍとす
る。すなわち、端子接続電極の一方１４ａの面積Ｓ2
（0.36ｍｍ^２）とこれに接続するコンデンサ５の一方の
端子電極１２ａの最大面積Ｓ1（0.1925ｍｍ^２）との面
積比Ｓ2／Ｓ1は1.870にする。

【００１８】このようなものでは、先ず容器本体７の一
方の凹部底面に水晶片１Ａの引出電極１１（ａｂ）の延
出した一端部両側を固着する。そして、他方の凹部底面
に設けられて水晶片１Ａの引出電極１１（ａｂ）に接続
した各コンデンサ５の一方の各端子接続電極１４ａに、
測定器からのプローブを当接して水晶振動子の特性を測
定する。また、強励振により水晶片１Ａ上の微塵を除去
する。

【００１９】次に、例えば図示しない樹脂やガラスによ
る封止あるいは金属リングを設けたシーム溶接によっ
て、容器本体７の開口面にカバー８を接合し、水晶片１
を密閉封入する（前第８図参照）。そして、例えばバン
プを用いた超音波熱圧着によってＩＣを他方の凹部底面
に固着するとともに、各端子接続電極１４（ａｂ）及び
１５（ａｂ）に対応してコンデンサ５及びサーミスタ４
を導電性接着剤等によって電気的・機械的に接続する。

【００２０】このような構成であれば、次の効果を得
る。すなわち、水晶振動子１の両端子に高温及び低温補
償回路３（ａｂ）を分割して接続する。そして、水晶振
動子１の両端子と接続する各コンデンサ５の端子接続電
極の一方１４ａを従来の場合よりも大きくする。したが
って、コンデンサ５の搭載前に水晶測定端子として兼用
（利用）できる。これにより、水晶測定端子を従来のよ
うに独立して形成する必要がないので、凹部底面の面積
を有効に活用できる。特に、温度補償発振器の小型化が
進むとこの効果は顕著になる。

【００２１】

【他の事項】上記実施例では、容器本体７の他方の凹部
底面にはＩＣ２以外にサーミスタ４及びコンデンサ５の
温度補償素子のみを配設したが、これ以外の例えば調整
用コンデンサや容量の大きいバイパスコンデンサあるい
はその他の素子を配設してもよい。この場合、配設され
る素子が多いほど、本発明の効果は大きい。また、サー
ミスタ４とコンデンサ５に代えて、例えば特開2000-826
05号公報に示されるようなサーミスタとコンデンサを一
体化した複合素子であってもよい。

【００２２】また、表面実装容器６の容器本体７は両主
面に凹部を有し、一方の凹部底面に水晶片１Ａを他方の
凹部にＩＣ２を収容したが、例えば第４図のようにして
もよい。すなわち、一主面側の凹部側壁に段部を設け
て、凹部底面にＩＣ２を、段部に水晶片１Ａを固着し、
他方の凹部底面に温度補償素子を含む回路素子１６を配
設してもよい。そして、素子数が少ない場合には、水晶
片１Ａ及びＩＣ２の収容された容器本体７における裏面
側の両端側に切り欠き１７からなる凹部を設けて同所に
回路素子１６を配設してもよい。これらの場合であって
も、本発明は適用できる。

【００２３】また、水晶振動子１の両端子側に高温及び
低温補償回路３（ａｂ）配置して各コンデンサ５の端子
接続電極の一方１４ａを水晶測定端子に兼用したが、例
えば水晶振動子１の一方の端子側に高温及び低温補償回
路３（ａｂ）を接続し、他端側に独立した水晶測定端子
を設けてもよい。但し、効果は半減する。

【００２４】また、水晶振動子１の一方の端子側に高温
及び低温補償回路３（ａｂ）を接続し、他端側に例えば
周波数調整用コンデンサを接続した場合でも適用でき、
要は水晶振動子１に直接に接続するチップ状の素子であ
れば適用できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、温度補償素子等の回路素子に
設けられた端子電極の面積をＳ1とし、表面実装容器の
他方の凹部底面に形成されて水晶振動子の励振電極と電
気的に接続する端子接続電極の面積をＳ2としたとき、
両者の面積比Ｓ2／Ｓ1を１．８倍以上の大きさにして、
端子接続電極を水晶測定端子に兼用したので、また、端
子接続電極によって水晶片の特性を測定した後、端子接
続電極に回路素子の端子電極を接続したので、水晶振動
子単体の測定を容易にして小型化を促進する表面実装発
振器及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する温度補償発振器の
回路図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する表面実装容器の他
方の凹部底面図である。

【図３】本発明の一実施例を説明する他方の凹部底面の
一部拡大図である。

【図４】本発明の他の実施例を説明する温度補償発振器
の断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例を説明する温度補償
発振器の裏面図である。

【図６】従来例を説明する温度補償発振器の回路図であ
る。

【図７】従来例を説明する水晶発振器の周波数温度特性
図である。

【図８】従来例を説明する温度補償発振器の断面図であ
る。

【図９】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【図１０】従来例を説明する容器本体の他方の凹部底面
図である。

【符号の説明】

１ 水晶振動子、１Ａ 水晶片、２ ＩＣ、３ 温度補
償回路、４ サーミスタ、５ コンデンサ、６ 表面実
装容器、７ 容器本体、８ カバー、９ 導電性接着
剤、１０ 励振電極、１１ 引出電極、１２ 端子電
極、１３ 水晶測定端子、１４、１５ 端子接続電極、
１６ 回路素子、１７ 切り欠き．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発振回路を形成するＩＣチップと水晶片と
   を両主面に凹部が形成された表面実装容器に収容し、前
   記水晶片の一対の端子と接続して前記水晶片の収容され
   る一主面側の凹部とは反対側となる他主面側の凹部底面
   に、前記水晶片の一対の励振電極と電気的に接続する水
   晶測定端子を有する表面実装型の水晶発振器であって、
   前記表面実装容器の凹部底面に配設されて前記水晶片に
   おける一対の励振電極の少なくとも一方と電気的に接続
   する回路素子を有し、前記回路素子における端子電極の
   面積をＳ1とし、前記表面実装容器の他主面側の凹部底
   面に形成されて前記水晶片の励振電極と電気的に接続す
   るとともに前記回路素子の実装電極と接続する端子接続
   電極の面積をＳ2としたとき、前記端子電極の面積Ｓ1と
   前記端子接続電極Ｓ2との面積比Ｓ2／Ｓ1を１．８倍以
   上の大きさにし、前記端子接続電極を前記水晶測定端子
   に兼用したことを特徴とする水晶発振器。
2. 【請求項２】前記回路素子は前記発振回路の周波数温度
   特性を補償するための温度補償素子である請求項１の水
   晶発振器。
3. 【請求項３】請求項１における前記水晶測定端子によっ
   て前記水晶片の特性を測定した後、前記端子接続電極に
   前記回路素子を接続したことを特徴とする水晶発振器の
   製造方法。