JP2004221793A - 表面実装型圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動子と、チップ化したＩＣ部品とを組み合わせて一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、占有面積を大型化することなく、組立完了後に発振状態での部品のチェック、調整を行うことができ、しかも組立工程の煩雑化を回避して生産性向上、製造コスト低減を図る。
【解決手段】外底面に底部電極３を備えた絶縁材料から成る容器４、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子５を備えた圧電振動子２と、発振回路を構成するＩＣ部品１５と、を一枚のフレキシブル基板２０上に所定の間隔を隔てて搭載し、フレキシブル基板は実装端子２２を備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子に対して電子部品を組み付けた表面実装型圧電発振器の改良に関し、特に要調整部品を発振状態で調整するために、調整部品を圧電振動子の外側に並置することによる占有面積の増大という不具合を解消することができる表面実装型圧電発振器に関する。
【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、小型化の要請が高まっている。
このような要請に対応するために、従来から圧電振動子をパッケージ化するのみならず、周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化して部品点数低減による小型化、低価格化を図っている。
このような圧電発振器の構造として、例えば、特開２００２−３１４３３８に開示されたものが知られている。図５はこの開示に基づいて構成した圧電発振器の従来例であって、図５に示した如く、ガラスエポキシ等の絶縁基板１０１に配線パターン１０２と実装端子１０３を形成した実装基板１００と、実装基板１００上の配線パターン１０２に柱状の導電性接続部材１０５を介して電気的機械的に接続される水晶振動子等の圧電振動子１１０と、配線パターン１０２上に搭載され且つ発振回路を構成する電子部品１１５、１１６と、を備えたものである。
圧電振動子１１０は、絶縁パッケージ１１１内に図示しない圧電振動素子を収容して気密封止した構成を備え、絶縁パッケージ１１１の底面には接続部材１０５を介して配線パターン１０２と接続される接続パッド１１２が配置されている。
調整を要しない部品としての電子部品１１５は、圧電振動子１１０の下面と実装基板１００の上面との間の間隙に配置される一方で、要調整部品としての電子部品１１６は、圧電振動子１１０の外側に張り出した実装基板部分上に搭載されている。調整部品としての電子部品１１６を圧電振動子１１０によって隠蔽されていない実装基板上に露出配置することによって、発振状態での動作チェック、その結果に基づいて調整用の電子部品１１６を追加、取外し、交換或いはトリミングする等の調整を行うことが可能となる。しかし、実装基板１００に張り出し部を設ける必要があるため、占有面積が大きくなり、小型化の要請に反する結果となる。また、このような構成では、組付け工程において、実装基板１００上の同一領域上へのＩＣ部品の搭載→接続部材１０５の搭載→圧電振動子１１０の搭載、といった複雑な手順を経る必要があるため、生産性が低下してコストが増大するという問題が発生した。
【特許文献１】特開２００２−３１４３３８
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動子と、チップ化したＩＣ部品とを組み合わせて一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、占有面積を大型化することなく、組立完了後に発振状態での部品のチェック、調整を行うことができ、しかも組立工程の煩雑化を回避して生産性向上、製造コスト低減を図ることができる表面実装型圧電発振器を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る表面実装型圧電発振器は、請外底面に底部電極を備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、発振回路を構成する電子部品と、を一枚のフレキシブル基板上に所定の間隔を隔てて搭載し、前記フレキシブル基板は実装端子を備えていることを特徴とする。
パッケージ化された圧電振動子と、発振回路を構成するチップ部品としての電子部品を、剛性を有した実装基板上に上下位置関係に組み付けて占有面積を小型化した圧電発振器においては、調整を要しない電子部品と調整を要する電子部品を分けて実装基板上に配置する必要がある。即ち、調整を要しない電子部品は圧電振動子と実装基板との間に配置しても差し支えないが、調整を要する電子部品は水晶振動子と全ての電子部品の組立完了後に、発振状態でプローブピン等を当接して調整する必要があるため、圧電振動子により隠蔽された位置に配置できない。このため、圧電振動子から張り出した実装基板部分に調整部品を搭載しており、これが実装基板面積の増大による大型化をもたらしていた。
本発明によれば、湾曲変形自在なフレキシブル基板上に水晶振動子と発振回路用の電子部品を並置したので、両者をフレキシブル基板上に搭載した時点で発振させることが可能となり、電子部品群中の調整部品に対する調整を完了することができる。組立工程においても、各部品をフレキシブル基板上の異なった箇所に搭載するので、作業を単純化し、作業性が向上する。
請求項２の発明は、請求項１において、前記圧電振動子と前記電子部品間に位置する前記フレキシブル基板部分を湾曲させて圧電振動子上に電子部品を重ね配置したことを特徴とする。
上記の調整完了後に、圧電振動子と電子部品を重ねるようにフレキシブル基板の中間部分を湾曲させたので、占有面積を抑えることが可能となる。フレキシブル基板の外面に実装端子が位置しているので、表面実装型としてマザーボード上に直接搭載することができる。この際、実装端子を設けたフレキシブル基板領域に平坦度の高い圧電振動子を配置すれば、マザーボード上に搭載したときの安定度を確保できる。
【０００５】
請求項３の発明は、請求項２において、前記圧電振動子上に前記電子部品を重ね配置した状態で、固定手段を用いて両者を固定したことを特徴とする。
圧電振動子と電子部品とを重ね合わせた状態で、両者間に樹脂や接着剤を充填して固定したり、或いは柱状の固定手段にて固定してもよい。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記フレキシブル基板の同一面上に前記圧電振動子及び電子部品を並置するとともに、圧電振動子、或いは電子部品を搭載したフレキシブル基板部分の反対面側に前記実装端子を配置したことを特徴とする。
フレキシブル基板上に対する圧電振動子と電子部品の搭載形態の一つは、フレキシブル基板の同一面上に並置する構造である。
請求項５の発明は、請求項１、２又は３において、前記フレキシブル基板の両面上の異なった位置に、前記圧電振動子と電子部品を夫々搭載すると共に、圧電振動子、或いは電子部品を搭載したフレキシブル基板部分の反対面側に前記実装端子を配置したことを特徴とする。
フレキシブル基板上に対する圧電振動子と電子部品の搭載形態の他の一つは、フレキシブル基板の反対面上に夫々配置する構造である。
請求項６の発明は、請求項１乃至５において、前記圧電振動子、及び／又は、前記電子部品を、硬質のプリント基板を介して前記フレキシブル基板上に搭載したことを特徴とする。
硬質のプリント基板を介してフレキシブル基板上に搭載することによって、平坦度を確保することができ、実装時の安定性を確保できる。
請求項７の発明は、請求項１乃至外底面に底部電極を備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、発振回路を構成する電子部品と、を一枚のフレキシブル基板上に所定の間隔を隔てて搭載し、圧電振動子と電子部品のいずれか一方を搭載したフレキシブル基板面の反対側面に、底部に実装端子を備えたプリント基板を固定したことを特徴とする。
プリント基板側に実装端子を設け、このプリント基板上にフレキシブル基板を介して圧電振動子、或いは電子部品を搭載するようにしてもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示した実施の形態にもとづいて詳細に説明する。
なお、以下の実施形態では表面実装型圧電発振器の一例として表面実装型水晶発振器を用いて説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施態に係る表面実装型水晶発振器の構成説明図であり、（ａ）は展開状態の正面図、（ｂ）は重ねた状態の正面図を示す。
この水晶発振器１は、外底面に底部電極３を備えた絶縁材料から成る容器４、及び容器４内に気密封止された水晶振動素子５を備えた水晶振動子２と、発振回路を構成するＩＣ部品１５と、を一枚のフレキシブル基板２０上に所定の間隔を隔てて搭載した構成を備え、フレキシブル基板２０は実装端子２２を備えている。
水晶振動子２の容器４の底部電極３は、容器内部の内部電極６と導通しており、水晶振動素子５はこの内部電極６と電気的機械的に接続されている。水晶振動素子５は、水晶基板の表裏両面に夫々励振電極、リード電極等の導電パターンを配置した構成を備えている。
ＩＣ部品（群）１５は、周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化した部品群から成り、その中には調整を要する調整部品が含まれている。この場合、ＩＣ部品１５に用意されている調整端子に所定の信号を入力することで、調整を行うことができる。勿論、従前と同様にＩＣ部品１５とは別に調整用の部品を追加、取外し、交換するものに適用しても良い。
フレキシブル基板２０は、可撓性を有するために湾曲変形が容易な絶縁基板２１の底部に実装電極２２を備えると共に、絶縁基板２１の上面には図示しない配線パターン（ランド）を備えている。各配線パターン上には、水晶振動子２の底部電極３、及びＩＣ部品１５の端子が夫々ハンダなどによって搭載される。
フレキシブル基板２０の表面上には、所定の間隔を隔てて水晶振動子２とＩＣ部品１５が並置されている。この例では、実装端子２２は、ＩＣ部品１５を搭載したフレキシブル基板部分の下面側に配置されている。
図１（ａ）の如くフレキシブル基板２０がフラットに展開した状態において、ＩＣ部品１５は隠蔽された状態にないため、動作チェックやプローブを当接させた上での調整作業を、発振状態で行うことができる。
【０００７】
一方、調整部品に対する調整を完了した後においては、図１（ｂ）に示す様に水晶振動子２とＩＣ部品１５との間に位置するフレキシブル基板部分を湾曲させることによって、水晶振動子２上にＩＣ部品１５を重ね配置し、この状態で固定手段としての樹脂、接着剤等を両者間に充填、塗布することによって両者を固定してもよいし、或いは柱状の固定手段（図５の導電性接続部材１０５）を用いて上下位置関係で対向し合うフレキシブル基板面間を接続するようにしてもよい。
この際、実装端子２２は、ＩＣ部品１５を搭載するフレキシブル基板領域の下面側に位置しており、この実装端子２２を利用して図示しないマザーボード上に水晶発振器１を実装する。
従って、調整用部品を設けるために占有面積を拡張する必要がなく、コンパクト化を図ることができる。また、一枚のフレキシブル基板上の異なった位置に、夫々水晶振動子とＩＣ部品を搭載してからフレキシブル基板を湾曲させて両者を重ね合わせ、更に固定手段により固定することにより組立を完成するので、工程を簡略化し、生産性を高め、コストダウンを図ることができる。
ＩＣ部品１５を水晶振動子２が覆うことによって、ＩＣ部品の保護がなされ、また、両者間に樹脂を注入した場合には樹脂がＩＣ部品を保護することとなる。
【０００８】
次に、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る水晶発振器の展開状態及び組立後の状態を示す正面図である。
この実施形態に係る水晶発振器１が図１の水晶発振器と異なる点は、フレキシブル基板２０の下面に設けた実装端子２２の上方の領域に水晶振動子２を搭載し、反対側の領域にＩＣ部品１５を搭載した構成にある。この点を除いた構成、組立方法、作用効果は、図１の実施形態と同様である。
このように、パッケージ４の平坦度が良好な水晶振動子２を、実装端子２２が位置するフレキシブル基板の領域上に配置したので、実装端子２２を備えたフレキシブル基板領域が変形しにくくなり、マザーボード上に搭載した際の安定度を高めることができる。
なお、上記各実施形態では、いずれも水晶発振器１は、フレキシブル基板２０の同一面上に水晶振動子１とＩＣ部品１５を並置した構成を有しているが、フレキシブル基板の反対面上に夫々水晶振動子２とＩＣ部品１５を搭載し、両者の間に位置するフレキシブル基板部分を湾曲させて両者を重ね合わせて固定手段によって固定するようにしてもよい。この場合、実装端子２２は、水晶振動子２、或いはＩＣ部品１５を搭載したフレキシブル基板部分の反対面側に配置する。
【０００９】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る水晶発振器の展開図、及び組立状態を示す図であり、この実施形態に係る水晶発振器１は、水晶振動子２、及びＩＣ部品１５を、硬質のプリント基板３０を介してフレキシブル基板２０上に搭載した構成が特徴的である。或いは、水晶振動子２とＩＣ部品１５の何れか一方のみをプリント基板３０を介してフレキシブル基板２０上に搭載してもよい。プリント基板３０は、ガラスエポキシ等の絶縁材料から成る絶縁板の片面側にフレキシブル基板２０上の配線パターンとの導通用の端子を有すると共に、その他面側には水晶振動子２やＩＣ部品を搭載するためのパターンを有し、フレキシブル基板２０上に固定される。プリント基板３０の絶縁板は、セラミックから構成しても良い。
図３（ａ）のようにフレキシブル基板２０上にプリント基板３０を介して水晶振動子２、及びＩＣ部品１５を搭載状態で、図３（ｂ）のように中間部に位置するフレキシブル基板部分を湾曲させて、ＩＣ部品１５上に水晶振動子２を重ね合わせ、樹脂、接着剤、或いは柱状の固定手段によって固定する。なお、この例では、ＩＣ部品１５を搭載するフレキシブル基板領域の下面側に実装端子２２を配置したが、これとは逆に水晶振動子を搭載した側に実装端子２２を配置するようにしても良い。
このようにフレキシブル基板２０上に水晶振動子２、ＩＣ部品１５を直接搭載するのではなく、剛性を有したプリント基板３０を介して搭載することにより、フレキシブル基板２０の変形を防止して、マザーボード搭載時の安定性を確保することができる。
調整部品を発振状態で調整することができる点、占有面積の低下、組立工数、手数の低減というメリットも併せ持っていることはもちろんである。
【００１０】
次に、図４は本発明の第４の実施形態に係る水晶発振器の構成図であり、この実施形態に係る水晶発振器１は、実装端子２２をプリント基板３０の底面に設け、プリント基板３０の上面に固定したフレキシブル基板２０の上面にＩＣ部品１５（或いは水晶振動子２）を搭載するようにした構成が特徴的である。
一方、水晶振動子２は、図示のように他のプリント基板３０を介してフレキシブル基板２０の反対面側に固定され、ＩＣ部品１５上に水晶振動子２を重ね合わせるようにフレキシブル基板の中間部を湾曲させて固定手段によって固定する。
この実施形態の水晶発振器１は、調整部品を発振状態で調整することができる点、占有面積の低下、組立工数、手数の低減というメリットを併せ持っていることはもちろんである。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧電振動子と、チップ化したＩＣ部品とを組み合わせて一体化した構成の表面実装型圧電発振器において、占有面積を大型化することなく、組立完了後に発振状態での部品のチェック、調整を行うことができ、しかも組立工程の煩雑化を回避して生産性向上、製造コスト低減を図ることができる。
即ち、本発明では、湾曲変形自在なフレキシブル基板上に水晶振動子とＩＣ部品を並置したので、両者をフレキシブル基板上に搭載した時点で発振させることが可能となり、ＩＣ部品群中の調整部品に対する調整を完了することができる。
組立工程においても、各部品をフレキシブル基板上の異なった箇所に搭載するので、作業を単純化し、作業性が向上する。調整完了後に、圧電振動子とＩＣ部品を重ねるようにフレキシブル基板の中間部分を湾曲させることにより、占有面積を抑えることが可能となる。また、フレキシブル基板の外面に実装端子が位置しているので、表面実装型としてマザーボード上に直接搭載することができる。この際、実装端子を設けたフレキシブル基板領域に平坦度の高い圧電振動子を配置したり、剛性を有したプリント基板を介在させるようにすれば、マザーボード上に搭載したときの安定度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施態に係る表面実装型水晶発振器の構成説明図であり、（ａ）は展開状態の正面図、（ｂ）は重ねた状態の正面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る水晶発振器の展開状態及び組立後の状態を示す正面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る水晶発振器の展開図、及び組立状態を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る水晶発振器の構成図。
【図５】従来例の説明図。
【符号の説明】
１ 水晶発振器（圧電発振器）、２ 水晶振動子（圧電振動子）、３ 底部電極、４ 容器、５ 水晶振動素子、６ 内部電極、１５ ＩＣ部品、２０ フレキシブル基板、２１ 絶縁基板、２２ 実装端子、３０ プリント基板。

Claims (7)

1. 外底面に底部電極を備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、発振回路を構成する電子部品と、を一枚のフレキシブル基板上に所定の間隔を隔てて搭載し、前記フレキシブル基板は実装端子を備えていることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
2. 前記圧電振動子と前記電子部品間に位置する前記フレキシブル基板部分を湾曲させて圧電振動子上に電子部品を重ね配置したことを特徴とする請求項１に記載の表面実装型圧電発振器。
3. 前記圧電振動子上に前記電子部品を重ね配置した状態で、固定手段を用いて両者を固定したことを特徴とする請求項２に記載の表面実装型圧電発振器。
4. 前記フレキシブル基板の同一面上に前記圧電振動子及び電子部品を並置するとともに、圧電振動子、或いは電子部品を搭載したフレキシブル基板部分の反対面側に前記実装端子を配置したことを特徴とする請求項１、２又は３の何れか一項に記載の表面実装型圧電発振器。
5. 前記フレキシブル基板の両面上の異なった位置に、前記圧電振動子と電子部品を夫々搭載すると共に、圧電振動子、或いは電子部品を搭載したフレキシブル基板部分の反対面側に前記実装端子を配置したことを特徴とする請求項１、２又は３の何れか一項に記載の表面実装型圧電発振器。
6. 前記圧電振動子、及び／又は、前記電子部品を、硬質のプリント基板を介して前記フレキシブル基板上に搭載したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面実装型圧電発振器。
7. 外底面に底部電極を備えた絶縁材料から成る容器、及び該容器内に気密封止された圧電振動素子を備えた圧電振動子と、発振回路を構成する電子部品と、を一枚のフレキシブル基板上に所定の間隔を隔てて搭載し、圧電振動子と電子部品のいずれか一方を搭載したフレキシブル基板面の反対側面に、底部に実装端子を備えたプリント基板を固定したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面実装型圧電発振器。

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