JP2006050282A - Joined type surface-mounting crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は接合型とした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、特に接続強度を高めた温度補償用の表面実装発振器に関する。 The present invention relates to a surface mount crystal oscillator for surface mounting (hereinafter referred to as a surface mount oscillator) that is a junction type, and more particularly to a surface mount oscillator for temperature compensation with increased connection strength.
(発明の背景)表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、水晶振動子の底面にICチップを収容した実装基板を接合したものがある。 (Background of the Invention) Since a surface-mounted oscillator is small and lightweight, it is built in a portable electronic device as a frequency and time reference source. One of such devices is one in which a mounting substrate containing an IC chip is bonded to the bottom surface of a crystal resonator.
(従来技術の一例)第3図は一従来例を説明する図で、同図(a)は同図(c)でのA−A断面を含む表面実装発振器の正面図、同図(b)は水晶振動子の底面図、同図(c)は実装基板の平面図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining one conventional example. FIG. 3 (a) is a front view of a surface-mount oscillator including a section AA in FIG. 3 (c), and FIG. Is a bottom view of the crystal resonator, and FIG. 4C is a plan view of the mounting substrate.
表面実装発振器は水晶振動子1と実装基板2とからなる。水晶振動子1と実装基板2とはここでは同一寸法(但し、誤差を含む)の平面外形とする。水晶振動子1は図示しないATカットからなる水晶片を密閉封入して、図示しないスルーホールによっての端面電極を有する底面の4角部に振動子用端子3を設けてなる「第3図(b)」。振動子用端子3は水晶片に電気的に接続した例えば一組の対角部の水晶端子と、カバー1Aに接続した他組の対角部のアース端子とからなる。
The surface mount oscillator includes a crystal resonator 1 and a
実装基板2は底壁2Aと枠壁2Bからなる凹状の積層セラミックからなり、ICチップ4を収容してなる。開口面側の枠壁2B上面には各振動子用端子3と接続する接合端子5を有し、閉塞面の4角部にはICチップ4と接続した電源、出力、アース等の図示しない実装端子を有する「第3図(c)」。接合端子の平面外形は振動子用端子3よりも小さい。また、実装基板2の側面には温度補償用の書き込み端子6を有する。ICチップ4は少なくとも図示しない発振回路及び温度補償回路を集積化してなる。
The
温度補償回路は水晶振動子の周波数温度特性を補償する補償電圧発生回路を有する。水晶振動子の周波数温度特性は常温近傍に変曲点を高温部に極小値を低温部に極大値を有する三次状の曲線とする。補償電圧発生回路は周波数温度特性を高精度に補償するため、5次関数に近似した温度電圧特性の補償電圧を発生する。そして、センサで検出される周囲温度に応答した補償電圧を電圧可変容量素子に印加して、周波数温度特性を補償する。 The temperature compensation circuit has a compensation voltage generation circuit for compensating the frequency temperature characteristic of the crystal resonator. The frequency-temperature characteristic of the crystal resonator is a cubic curve having an inflection point near the normal temperature, a minimum value at the high temperature portion, and a maximum value at the low temperature portion. The compensation voltage generation circuit generates a compensation voltage having a temperature voltage characteristic approximate to a quintic function in order to compensate the frequency temperature characteristic with high accuracy. Then, a compensation voltage in response to the ambient temperature detected by the sensor is applied to the voltage variable capacitance element to compensate the frequency temperature characteristic.
このようなものでは、ICチップ4を実装基板2の内底面にバンプ9を用いた超音波熱圧着によって固着する。通常では、ICチップ4の固着される回路機能面を保護する樹脂を、内底面と回路機能面との間に注入する。所謂、アンダーフィル7を形成する。
In such a case, the
そして、水晶振動子1の底面に実装基板2の開口面側を半田8等によって接合する。通常では、実装基板2の接合端子5上にクリーム半田を塗布して水晶振動子1を位置決めして重ね(載置し)、高熱炉を搬送する。これにより、クリーム半田を溶融して両者を接合する。
Then, the opening surface side of the
その後、書き込み端子6から温度補償データをICチップ4の温度補償回路に書き込むとともに、発振周波数(公称周波数)を調整する。温度補償回路の補償電圧発生回路は、各表面実装発振器毎に、温度補償データに基づいて決定される5次関数に近似した補償電圧を発生する。
Thereafter, the temperature compensation data is written to the temperature compensation circuit of the
(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、小型化が進行するほど実装基板2の枠幅が小さくなり、水晶振動子1との接合強度が低下する問題があった。これは、周波数温度特性を5次関数近似として補償することに起因する。すなわち、周波数温度特性の次数を高くして補償するほど、温度補償回路の素子数も増加してICチップが大型化するので、その分枠幅が小さくなって接続強度が低下する。
(Problems of the prior art) However, the surface-mount oscillator having the above-described configuration has a problem that the frame width of the
例えば周波数温度特性を3次関数に近似した曲線とするとICチップの平面外形は概ね1.7×1.4mmであり、5次関数に近似した曲線とすると2.0×1.4mmとなる。したがって、この分の枠壁2Bの幅が小さくなって接合強度が低下する。
For example, when the frequency temperature characteristic is a curve approximating a cubic function, the planar outer shape of the IC chip is approximately 1.7 × 1.4 mm, and when the curve is approximating a quintic function, it is 2.0 × 1.4 mm. Accordingly, the width of the
なお、例えば水晶振動子1の平面外形を実装基板2よりも小さくして、水晶振動子1の側面にいわゆる半田フィレットを形成して接合強度を高めることも考えられるが、この場合には実装基板2の平面外形を大きくして小型化を阻害する。
In addition, for example, it is conceivable to increase the bonding strength by forming a so-called solder fillet on the side surface of the crystal resonator 1 by making the planar outer shape of the crystal resonator 1 smaller than the
(発明の目的)本発明は接合強度を高めた温度補償用の表面実装発振器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a surface-mount oscillator for temperature compensation with increased bonding strength.
本発明は、特許請求の範囲(請求項1)では、ATカットからなる水晶片を密閉封入して底面の4角部に振動子用端子を有する水晶振動子と、前記振動子用端子と接続する前記振動子用端子よりも小さい平面外形の接合端子を枠壁の上面に有して外周側面に書き込み端子を有する凹状の実装基板と、前記実装基板に収容される発振回路及び温度補償回路を集積化したICチップとを備え、前記水晶振動子の底面に前記実装基板の開口面側を半田によって接続してなる表面実装用の水晶発振器において、前記接合端子は前記枠壁の上面から内周面にまたがって形成された構成とする。 According to the present invention, in the claims (Claim 1), a quartz crystal unit having an AT cut hermetically sealed and having a transducer terminal at the four corners of the bottom is connected to the transducer terminal. A concave mounting board having a joining terminal having a planar outer shape smaller than the vibrator terminal on the upper surface of the frame wall and a writing terminal on the outer peripheral side surface, and an oscillation circuit and a temperature compensation circuit housed in the mounting board. An integrated IC chip, and a crystal oscillator for surface mounting in which an opening surface side of the mounting substrate is connected to the bottom surface of the crystal resonator by soldering. The structure is formed across the surface.
また、同請求項3では、ATカットからなる水晶片を密閉封入して底面の4角部に振動子用端子を有する水晶振動子と、前記振動子用端子と接続する前記振動子用端子よりも小さい平面外形の接合端子を枠壁の上面に有して外周側面に書き込み端子を有する凹状の実装基板と、前記実装基板に収容される発振回路及び温度補償回路を集積化したICチップとを備え、前記水晶振動子の底面に前記実装基板の開口面側を半田によって接続してなる表面実装用の水晶発振器において、前記書き込み端子は前記枠壁の外周側面から上面に延出した補強部を有し、前記水晶振動子には前記補強部に対応する底面に補強端子の形成された構成とする。 According to the third aspect of the present invention, a quartz crystal unit having a crystal piece made of AT cut and hermetically sealed with a crystal terminal having a crystal terminal at the four corners of the bottom surface, and the transducer terminal connected to the crystal terminal A concave mounting board having a junction terminal having a smaller planar outer shape on the upper surface of the frame wall and a writing terminal on the outer peripheral side surface, and an IC chip in which an oscillation circuit and a temperature compensation circuit housed in the mounting board are integrated A crystal oscillator for surface mounting in which the opening surface side of the mounting substrate is connected to the bottom surface of the crystal resonator by solder, and the write terminal has a reinforcing portion extending from the outer peripheral side surface of the frame wall to the upper surface. The crystal unit has a configuration in which a reinforcing terminal is formed on a bottom surface corresponding to the reinforcing portion.
請求項1の発明では、振動子用端子と接合端子とは枠壁の上面及び内周面とで、半田によって接合されるので両者の接合強度を高められる。また、請求項2の発明では枠壁側面の書き込み端子を上面に延出した補強部が振動子用端子と半田によって接合されるので、両者の接合強度を高められる。 According to the first aspect of the present invention, since the vibrator terminal and the joining terminal are joined to each other by solder at the upper surface and the inner peripheral surface of the frame wall, the joining strength between them can be increased. According to the second aspect of the present invention, since the reinforcing portion that extends the writing terminal on the side surface of the frame wall to the upper surface is bonded to the vibrator terminal by solder, the bonding strength between the two can be increased.
本発明の請求項2では、請求項1の前記書き込み端子は前記枠壁の外周側面から上面に延出した補強部を有し、前記水晶振動子には前記補強部に対応する底面に補強端子の形成された構成とする。これにより、請求項1と請求項3との発明のいずれをも取り入れた構成なので、水晶振動子と実装基板との接合強度をさらに高められる。
According to a second aspect of the present invention, the writing terminal according to the first aspect has a reinforcing portion extending from the outer peripheral side surface of the frame wall to the upper surface, and the crystal resonator has a reinforcing terminal on a bottom surface corresponding to the reinforcing portion. It is set as the structure formed. Thereby, since it is the structure which took in both the invention of Claim 1 and
同請求項4では、請求項1又は3の前記温度補償回路は前記水晶振動子の周波数温度特性を5次関数にて近似して補償する。これにより、ICチップは大きくなるので、請求項1による構成が特に適する。 In the fourth aspect, the temperature compensation circuit according to the first or third aspect approximates and compensates the frequency temperature characteristic of the crystal resonator by a quintic function. Thereby, since the IC chip becomes large, the configuration according to claim 1 is particularly suitable.
第1図は本発明の第1実施例を説明する表面実装発振器の図で、同図(a)は同図(b)のA−A断面を含む実装基板の側面図、同図(b)は同平面図、同図(c)は同図(b)のB−B裁断を含む表面実装発振器の一部拡大側面図である。 FIG. 1 is a view of a surface-mount oscillator for explaining a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a side view of a mounting board including a section AA in FIG. 1 (b), and FIG. FIG. 3C is a partially enlarged side view of the surface-mount oscillator including the BB cut in FIG.
表面実装発振器は前述したように4角部に振動子用端子3を有する水晶振動子1の底面に、接合端子5を有する実装基板2の開口面側を半田8によって接合してなる(前第3図参照)。実装基板2に収容されるICチップ4は、ここでも前述のように、少なくとも発振回路、及び水晶振動子の周波数温度特性を5次関数にて近似して補償する温度補償回路を集積化してなる。
As described above, the surface-mount oscillator is formed by bonding the opening surface side of the
ここでの接合端子5は、枠壁2Bの上面から内周面(内壁面)にまたがって形成される。具体的には、枠壁2Bにおける各角部の上面から隣接する辺の内周面(内壁面)にまたがって形成される。そして、接合端子5の平面外形は同様に振動子用端子3よりも小さい。
The
このような構成であれば、各角部における振動子用端子3と接合端子5との間に塗布されたクリーム半田は、高熱炉内での溶融時に、両者の対向面から枠壁2Bの内周面に流入して塗布される。したがって、振動子端子3と接合端子5との間の半田は両者の対向面のみならず、内周面にまたがって接合されるので、接合強度を高める。要するに、振動子端子3と接合端子5は内周面でいわゆる半田フィレットを形成して接合強度を高める。
With such a configuration, the cream solder applied between the
そして、実装基板(枠壁)の内周面で半田フィレットを形成するので、外周面に露出しないことから、セット基板上での他の電子素子や接着剤等との接触を防止する。これにより、例えば周波数変化を防止して信頼性を高められる。例えばセット基板に搭載されるICチップの保護用の樹脂が接合端子5に付着すると、発振周波数が変化する。
Since the solder fillet is formed on the inner peripheral surface of the mounting substrate (frame wall), the solder fillet is not exposed to the outer peripheral surface, thereby preventing contact with other electronic elements or adhesives on the set substrate. Thereby, for example, a change in frequency can be prevented and reliability can be improved. For example, when the resin for protecting the IC chip mounted on the set substrate adheres to the
第2図は本発明の第2実施例を説明する図で、同図(a)は同図(c)でのA−A断面を含む表面実装発振器の正面図、同図(b)は水晶振動子の底面図、同図(c)は実装基板の平面図である。なお、第1実施例と同一部分の説明は省略又は簡略する。 FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a front view of a surface-mount oscillator including a section AA in FIG. 2 (c), and FIG. A bottom view of the vibrator and FIG. 10C are plan views of the mounting substrate. In addition, description of the same part as 1st Example is abbreviate | omitted or simplified.
第2実施例では、水晶振動子1の底面に電気的に独立した補強端子3Aを各長辺の振動子用端子3間に設ける「第2図(b)」。また、実装基板2の側面に設けた書き込み端子6を枠壁2Bの上面に図示しないスルーホールによって延出して補強部6Aとする「同図(c)」。そして、振動子用端子3と接合端子5とともに補強端子3Aと補強部6Aとを接合する。
In the second embodiment, the electrically independent reinforcing
このような構成であれば、水晶振動子1及び実装基板2をいずれも6端子として接合するので、両者の接合強度を高められる。この場合、水晶振動子1の補強端子3Aは電気的に独立するので、書き込み端子6の補強部6Aと接続しても、問題を生じない。
With such a configuration, both the crystal resonator 1 and the mounting
(他の事項)上記実施例では第1実施例と第2実施例とを別個にして説明したが、両者の構成を組み合わせてさらに接合強度を高めてもよい。また、温度補償回路は5次関数に近似した周波数温度特性を補償するとしたが、一般的な三次関数に近似した周波数温度特性の場合でも適用できることは勿論である。 (Other matters) In the above embodiment, the first embodiment and the second embodiment are described separately. However, the bonding strength may be further increased by combining both configurations. Although the temperature compensation circuit compensates the frequency temperature characteristic approximated to a quintic function, it can be applied to the case of a frequency temperature characteristic approximated to a general cubic function.
1 水晶振動子、2 実装基板、3 振動子用端子、4 ICチップ、5 接合端子、6 書き込み端子、7 アンダーフィル、8 半田 9 バンプ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator, 2 Mounting board, 3 Oscillator terminal, 4 IC chip, 5 junction terminal, 6 Write terminal, 7 Underfill, 8 Solder 9 Bump.
Claims (4)
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JP2004228886A JP2006050282A (en) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | Joined type surface-mounting crystal oscillator |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2008078791A (en) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Surface mounting crystal oscillator |
JP2017046341A (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 株式会社大真空 | Piezoelectric device |
-
2004
- 2004-08-05 JP JP2004228886A patent/JP2006050282A/en active Pending
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