JP2002314338A - 圧電発振器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発振回路や温度補償回路を構成する電子部品を
搭載する配線基板の上部に、柱部材を用いてパッケージ
化された圧電振動子を固定した構成を備えた圧電発振器
において、柱部材の寸法のバラツキやリフロー時におけ
る柱部材の戴置ミスなどを除き、信頼性が高く作業効率
の優れた圧電発振器を提供することを目的とする。 【解決手段】上面のランド１４上に発振回路及び温度補
償回路を構成する複数の電子部品１５を搭載すると共に
外部電極１６を備えた配線基板１７と、該配線基板１７
の上面に固定した柱部材１８を介して所定のギャップを
隔てて固定された水晶振動子１９とを備えた水晶発振器
である。又、柱部材１８の底部電極２０を配線基板１７
の上面に形成した柱部材固定用パターン２１に電気的機
械的に固定し、柱部材１８の上部電極２２を水晶振動子
１９の底面電極２３と電気的機械的に固定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電発振器に関し、
特に発振回路や温度補償回路を構成する電子部品を搭載
する配線基板の上部に、柱部材を用いてパッケージ化さ
れた圧電振動子を固定した構成を備えた圧電発振器とそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機等の移動体通信機器の普及に
伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの
通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対し
ても低価格化、小型化及び薄型化の要請が高まってい
る。そこで、従来、チップ部品を使用してパッケージ化
した圧電発振器の製造が行われており、その構造は、発
振回路や温度補償回路を構成する電子部品を搭載する配
線基板の上部に、柱部材を用いてパッケージ化された圧
電振動子を固定する構造のものが多く、電子部品を搭載
する配線基板上にあるランド上に、クリームハンダをス
クリーン印刷してリフロー方式によりチップ部品を固定
し、パッケージ化された圧電振動子を配線基板に固定し
た柱部材の上部に立体的に配置することにより専有面積
の低減を図っている。

【０００３】図３は、従来の圧電発振器の一例である水
晶発振器について、第一の外観構造を示す。同図は、縦
断面図であり、上面のランド１上に発振回路及び温度補
償回路を構成する複数の電子部品２を搭載すると共に外
部電極３を備えた平板状の配線基板４と、該配線基板４
の上面に固定した柱部材５を介して所定のギャップを隔
てて固定された水晶振動子６とを備えた水晶発振器であ
る。又、柱部材５の底部電極７を配線基板４の上面に形
成した柱部材固定用パターン８に電気的機械的に固定
し、柱部材５の上部電極９を水晶振動子６の底面電極１
０と電気的機械的に固定している。ここで使用されてい
る柱部材５は、四角柱、その他の多角柱のセラミックブ
ロックと、セラミックブロックの底部に設けた底部電極
７と、セラミックブロックの上部に設けた上部電極９
と、両電極間を導通する接続導体とにより構成する。

【０００４】この柱部材５を配線基板４上の柱部材固定
用パターン８上に固定する場合には、スクリーン印刷に
より柱部材固定用パターン８上に塗布したクリームハン
ダを用いたリフロー接続を行う。このスクリーン印刷に
おいては、ランド１に対するクリームハンダの塗布作業
も同時に実施し、クリームハンダを塗布したランド１及
び柱部材固定用パターン８上に夫々電子部品２及び柱部
材５を戴置した上で、リフロー炉内で同時に加熱を行
い、その後冷却することにより、電子部品２及び柱部材
５を固定する。水晶振動子６については、柱部材５を配
線基板４上に固定した上で、柱部材５の上部電極９上に
導電性接着剤等を用いて底面電極１０を固定してもよい
し、上部電極９と底面電極１０との接続を、電子部品２
等をリフロー接続する際に同時に実施してもよい。

【０００５】図４は、従来の圧電発振器の一例である水
晶発振器について、第二の外観構造を示す。本従来例と
図３との相違点は、配線基板と水晶振動子とを電気的機
械的に固定する柱部材の材質として、本従来例では、金
属製のボールを用いたことにある。そこで、図４におい
ては、金属ボールからなる柱部材１１を用いて配線基板
４上の柱部材固定用パターン８と、水晶振動子６の底面
電極１０とを接続した例を示している。柱部材５と柱部
材固定用パターン８との間の接続や、柱部材５と水晶振
動子６の底面電極１０との接続方法は、それぞれクリー
ムハンダを用いたリフロー接続であってもよいし、導電
性接着剤を用いた接続であってもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の圧
電発振器においては、次のような問題点が生じていた。
図３に示した水晶発振器は、角柱の柱部材５を使用して
おり、この柱部材５を配線基板４の柱部材固定用パター
ン８上に固定する場合には、スクリーン印刷により柱部
材固定用パターン８上に塗布したクリームハンダを用い
たリフロー接続等を行う。そこで、柱部材５を柱部材固
定用パターン８のクリームハンダ上に戴置する際は、常
に柱部材５の電極面が正しく柱部材固定用パターン８面
に接触するよう戴置する必要があるが、従来において
は、誤って柱部材５の電極面が柱部材固定用パターン８
の表面に接触しない方向で戴置されるという危険性を伴
う。

【０００７】図５に、従来の角型の柱部材を配線基板に
取り付けた際の外観構造を示す。柱部材は、セラミック
等の素材の上面及び下面に電極１２を設け、上面と下面
の電極間をスルーホール１３等により導通したものであ
る。この柱部材を配線基板に取り付ける際は、図の
（ａ）に示すように柱部材は、上面、下面方向に電極１
２が位置する必要があり、（ｂ）に示すように柱部材の
両サイドに電極１２が位置すると、水晶発振器を柱部材
に取り付けた際に配線基板と水晶発振器の導通が得られ
ないことになる。又、柱部材の寸法について、多少なり
と製造誤差が生じ、柱部材を用いて水晶振動子を固定し
た際に、柱部材の高さの寸法がばらついて、電気的機械
的な固定に不具合が発生することがある。

【０００８】一方、図４に示した水晶発振器は、金属ボ
ールの柱部材５を使用しており、この柱部材５を配線基
板４の柱部材固定用パターン８上に固定する場合には、
柱部材５と柱部材固定用パターン８との間の接続や、柱
部材５と水晶振動子６の底面電極１０との接続を、それ
ぞれクリームハンダを用いたリフロー接続等により行う
が、金属ボールは転がり易くクリームハンダ上に戴置し
た際に配線基板に設けた柱部材固定用パターン８からず
れる可能性があり、作業性が低下するという問題を生ず
る。本発明は、上述したような従来の圧電発振器の製造
の際に生ずる問題を解決するためになされたものであっ
て、配線基板と圧電振動子とを電気的機械的に固定する
柱部材を改良することによって、信頼性が高く作業効率
の優れた圧電発振器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係わる圧電発振器は、以下の構成をとる。請
求項１記戴の圧電発振器は、上面に少なくとも発振回路
を構成する電子部品を搭載すると共に底面に外部電極を
備えた平面状の配線基板と、該配線基板上面に固定した
柱部材を介して所定のギャップを隔てて固定された圧電
振動子とを備えた圧電発振器であって、前記圧電振動子
は、パッケージ内の機密空所内に圧電振動素子を封止し
た構成を備え、前記柱部材は、所定の構造の上部及び底
部に電極を設け両電極間はスルーホール或いはビアホー
ルにより導通させた構成を備え、 前記配線基板の上面
には、前記柱部材の底部電極を導通状態で固定する柱部
材固定用パターンを形成して構成する。

【００１０】請求項２記載の圧電発振器は、前記柱部材
が、大面積の柱部材用母材上に、前記配線基板の寸法に
合致する複数の柱部材ブロックを設け、該柱部材ブロッ
クの四隅に柱部材用母材に穴を設けることにより穴に突
出するように半島状の突起物を形成し、該突起物を柱部
材として使用するよう構成する。

【００１１】請求項３記載の圧電発振器は、大面積の配
線基板用プリント板上に設けた複数の配線基板に電子部
品を搭載したものと、前記大面積の柱部材用母材上に設
けた複数の柱部材ブロックに形成した柱部材とを配線基
板に形成した柱部材固定用パターンを介して電気的機械
的に接合固定し、その後切断機を用い一括して所定の大
きさに切断することにより柱部材を固定した配線基板を
得るよう構成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、本
発明に係わる圧電発振器の一例である水晶発振器につい
て、その縦断面図、及び分解斜視図である。同図は、上
面のランド１４上に発振回路及び温度補償回路を構成す
る複数の電子部品１５を搭載すると共に外部電極１６を
備えた配線基板１７と、該配線基板１７の上面に固定し
た柱部材１８を介して所定のギャップを隔てて固定され
た水晶振動子１９とを備えた水晶発振器である。又、柱
部材１８の底部電極（底面側電極）２０を配線基板１７
の上面に形成した柱部材固定用パターン２１に電気的機
械的に固定し、柱部材１８の上部電極（上面側電極）２
２を水晶振動子１９の底面電極２３と電気的機械的に固
定している。ここで使用されている柱部材１８は、詳細
を後述するが、同一のセラミック板に複数の穴を設けて
加工し形成したもので、セラミック板の厚さを柱部材の
高さ方向とし、配線基板１７に搭載する電子部品１５の
最大実装高を上回る厚みを有している。柱部材１８は、
セラミック板の裏面に設けた底部電極２０と、セラミッ
ク板の表面に設けた上部電極２２と、両電極間を導通す
る接続導体とにより構成する。水晶振動子１９について
は、柱部材１８を配線基板１７上に固定した上で、柱部
材１９の上部電極２２上に導電性接着剤等を用いて底面
電極２３を固定する。

【００１３】図２は、本発明に係わる圧電発振器の一例
である水晶発振器について、配線基板と柱部材の製造方
法及び両者の接合固定方法を示す図である。同図に示す
ように、配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミッ
ク板２５は、夫々大面積の配線基板母材及び柱部材用母
材上に区画形成された配線基板１７及び柱部材ブロック
２６を多数設けている。ここで柱部材ブロック２６と
は、柱部材用セラミック板２５に穴を形成することによ
り区画を示す格子状部材と、この格子状部材から半島状
の突起片として穴に突出する柱部材１８とを一体的に形
成したものである。そして各柱部材１８は、配線基板１
７に設けた柱部材固定用パターン２１の位置に合わせて
配置されている。柱部材用セラミック板２５は、表面と
裏面がメタライズ化されており、柱部材１８の所定位置
には表面と裏面を導通させるためのスルーホール等が設
けられており、柱部材１８の底部電極と上部電極を構成
する。又、柱部材用セラミック板２５の厚さは、配線基
板１７に搭載する電子部品１５の実装高に合わせて決定
されている。

【００１４】そこで、水晶発振器の配線基板と柱部材の
接合固定方法を説明すると、先ず、大面積の配線基板母
材上に区画形成して設けた配線基板を有する配線基板用
プリント板２４を製造した後、電子部品１５を搭載する
ランドにスクリーン印刷によってクリームハンダを塗布
し、夫々の電子部品１５を戴置した後、リフロー炉内に
おいて加熱を行い、その後冷却することにより電子部品
１５を固定する。次に、柱部材用母材上に所定の穴を設
けることにより区画形成した柱部材ブロック２６を有す
る柱部材用セラミック板２５を製造しておき、電子部品
１５を搭載して固定済みである配線基板用プリント板２
４の夫々の配線基板ブロック２６に設けた柱部材固定用
パターン２１に、導電性接着剤を塗布した後柱部材固定
用パターン２１と柱部材１８の位置合わせをおこなっ
て、配線用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５
とを接合し固定する。その後、配線用プリント板２４の
点線にて図示した位置において、ダイシング・ソー等の
切断機を用いて切断し、柱部材１８を固定した配線基板
１７を分離する。

【００１５】配線基板用プリント板２４と柱部材用セラ
ミック板２５との接合手順については、先ず、最初に配
線基板用プリント板２４に設けた柱部材固定用パターン
２１と柱部材用セラミック板２５に設けた柱部材１８の
底部電極とを導電性接着剤等を用いて固定した後、配線
基板用プリント板２４に設けた電子部品１５を搭載する
ランド１４にスクリーン印刷によってクリームハンダを
塗布し、夫々の電子部品１５を戴置した後、リフロー炉
内において加熱を行い、その後冷却することにより電子
部品１５を固定する方法であってもよい。

【００１６】更に、配線基板用プリント板２４と柱部材
用セラミック板２５との接合手順について、配線基板用
プリント板２４に設けた電子部品１５を搭載するランド
と、柱部材固定用パターン２１とに、スクリーン印刷に
よってクリームハンダを塗布して夫々の電子部品１５を
戴置して、配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミ
ック板２５の位置を合わせして重ね、リフロー炉内にお
いて加熱を行い、その後冷却することにより電子部品１
５と柱部材用セラミック板２５に設けた柱部材１８とを
固定する方法であってもよい。

【００１７】そこで、本発明による柱部材は、１枚の柱
部材用セラミック板に複数の柱部材を形成して製造した
ものであるので、柱部材の高さは全て同一となり、圧電
振動子を取り付ける際に生じる柱部材の寸法不良による
取付け不具合を防ぐことができると共に、大面積の柱部
材用母材上に区画形成された柱部材ブロックと、大面積
の配線基板用プリント板上に区画形成された配線基板と
を一括して接合可能であるので、効率のよい生産が可能
となる。

【００１８】又、大面積の柱部材用母材上に区画形成さ
れた柱部材ブロックを使用することにより、柱部材を配
線基板に設けた柱部材固定用パターンに個々に戴置する
必要がなく、柱部材を配置する際に必要な上下の位置関
係も常に同一方向であり、柱部材の取り付け誤りを防ぐ
ことができると共に、柱部材をクリームハンダ上に戴置
した際に配線基板に設けた柱部材固定用パターンからず
れる可能性もなく、作業効率の向上が図られる。次に、
柱部材１８を固定した配線基板１７の製造が完了する
と、柱部材１８の上部電極２２に導電性接着剤を塗布
し、水晶振動子１９の底面電極２３に接着させることに
より、水晶振動子１９を配線基板１７に固定して水晶発
振器は完成する。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上述したように、配線基板の上
部にパッケージ化された圧電振動子を固定した構成を備
えた圧電発振器において、請求項１、２、３共に、配線
基板と圧電振動子を電気的機械的に固定する柱部材とし
て、大面積の柱部材用母材上に区画形成された柱部材ブ
ロックに設けた柱部材を使用し、この柱部材と大面積の
配線基板母材に区画形成した配線基板とを一括接合する
ため、圧電発振器の組立を行う際に、信頼性と生産効率
の向上が図られ、圧電発振器の低コスト化に著しい効果
を発揮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる圧電発振器の一例である水晶発
振器について、その縦断面図（ａ）、及び分解斜視図
（ｂ）である。

【図２】本発明に係わる圧電発振器の一実施例である水
晶発振器について、配線基板と柱部材の製造方法及び両
者の接合固定方法を示す図である。

【図３】従来の圧電発振器の一例である水晶発振器につ
いて、第一の外観構造を示す。

【図４】従来の圧電発振器の一例である水晶発振器につ
いて、第二の外観構造を示す。

【図５】従来の角型の柱部材を配線基板に取り付けた際
の外観構造を示す。

【符号の説明】

１・・ランド、 ２・・電子部品、
３・・外部電極、 ４・・配線基板、
５・・柱部材、 ６・・水晶振動
子、７・・底部電極、 ８・・柱部材
固定用パターン、９・・上部電極、 １
０・・底面電極、１１・・柱部材、
１２・・電極、１３・・スルーホール、 １
４・・ランド、１５・・電子部品、 １
６・・外部電極、１７・・配線基板、
１８・・柱部材、１９・・水晶振動子、
２０・・底部電極、２１・・柱部材固定用パターン、
２２・・上部電極、２３・・底面電極、
２４・・配線基板用プリント板、２５・・柱部材用
セラミック板、 ２６・・柱部材ブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に少なくとも発振回路を構成する電子
   部品を搭載すると共に底面に外部電極を備えた平面状の
   配線基板と、圧電振動子とを、柱部材を介して導通固定
   した圧電発振器であって、 前記柱部材は、絶縁基板の上面及び底面にそれぞれ電極
   を有し両電極間をスルーホール或いはビアホールにより
   導通したものであり、 前記配線基板は、その上面に前記柱部材の底面側電極を
   導通固定する為の柱部材固定用パターンが形成されたも
   のであり、 前記圧電振動子は、パッケージの気密空所内に圧電振動
   素子を封止したものであってパッケージ底面には前記柱
   部材の上面電極と導通固定する為の底面電極を備えたも
   のであることを特徴とする圧電発振器。
2. 【請求項２】上面に少なくとも発振回路を構成する電子
   部品を搭載すると共に底面に外部電極を備えた平面状の
   配線基板と、圧電振動子とを、絶縁基板の上面及び底面
   にそれぞれ電極を設け両電極間をスルーホール或いはビ
   アホールにより導通させた柱部材を介して導通固定した
   圧電発振器の製造方法であって、 絶縁基板に複数個分の回路配線パターンと外部電極と柱
   部材固定用パターンとを区画形成した配線基板母材に電
   子部品を搭載する工程と、 複数の柱部材を区画形成した柱部材用母材を、前記配線
   基板母材上の柱部材固定用パターンと前記柱部材の底面
   側電極とが導通するよう固定する工程と、 前記配線基板母材を前記柱部材用母材と共に切断し、個
   片に分割する工程と、 前記配線基板上に固定された柱部材の上面側電極に圧電
   振動子の底面電極を導通固定する工程とを含むことを特
   徴とする圧電発振器の製造方法。
3. 【請求項３】前記柱部材用母材は、格子状部材と該格子
   状部材から半島状に延びる柱部材とを一体的に構成した
   ものであることを特徴とする請求項２記載の圧電発振器
   の製造方法。