JP2010103754A - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子の振動特性を測定する水晶検査端子を有して、高さ及び平面外形のいずれをも小さくする小型化が可能な表面実装発振器の提供。
【解決手段】凹状とした容器本体１に、励振電極を有する水晶片３と励振電極と電気的に接続して発振回路を有するＩＣチップ２とを収容して密閉封入し、容器本体１の外底面にはＩＣチップ２の各端子が電気的に接続される実装端子が形成されると共に、容器本体１の外表面には一対の励振電極が電気的に接続されて水晶振動子３の振動特性を測定する一対の水晶検査端子１１が形成された表面実装用の水晶発振器において、実装端子中の２つの実装端子７ａ、７ｂは、水晶振動子３の振動特性の検査後に分断される導電路１２によって励振電極に電気的に予め接続し、水晶検査端子１１を兼用した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は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、特に水晶振動子の電気的特性を測定する水晶検査端子を設けた表面実装発振器に関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯電話に代表される携帯型の電子機器に周波数及び時間の基準源として広く用いられている。このようなものの一つに、水晶片とＩＣチップとを容器本体に収容して密閉封入し、水晶検査端子を外表面に設けた表面実装発振器がある。

（従来技術の一例）
第４図及び第５図は一従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第４図（ａ）は水晶振動子の測定時の正面図、第４図（ｂ）は同測定後の正面図、第４図（ｃ）は底面図、第５図は水晶振動子の平面図である。

表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、カバー４を接合してなる。容器本体１は底壁１ａ、中間枠壁１ｂ及び上枠壁１ｃからなり、凹部及び段部を有する。これらは、多層構造としたセラミックの焼成によって形成される。ＩＣチップ２は発振回路を構成する増幅器等の各素子を集積し、水晶端子５を含む各端子を回路機能面としての一主面に有する。

そして、容器本体１の凹部底面に、ＩＣチップ２の一主面側が例えばバンプ６を用いた超音波熱圧着によって固着される（所謂フリップチップボンディング）。ＩＣチップ２の各端子（例えば電源、アース、出力、ＡＦＣ端子）は容器本体１の外底面の４隅に形成された実装端子７に積層面及び図示しない４角部の円弧状の電極貫通孔（所謂スルーホール）を経て電気的に接続する。

水晶片３は両主面の励振電極８ａから例えば一端部両側に引出電極８ｂを延出する。そして、引出電極８ｂを延出した一端部両側を導電性接着剤９によって段部に固着し、水晶保持端子１０に電気的・機械的に接続する。水晶保持端子１０はＩＣチップ２の水晶端子５に電気的に接続する。

さらに、水晶保持端子１０は、水晶振動子（水晶片３）単体の電気的特性を測定するため、容器本体１の外表面ここでは外底面に設けられた一対の水晶検査端子１１に電気的に接続する。各水晶検査端子１１は対向する辺縁中央部に形成され、外側面に設けた半円状のスルーホール（電極貫通孔）による導電路１２及び図示しない内部の回路パターンを経て一対の引出電極８ｂ即ち励振電極８ａ（要するに水晶片３）と電気的に接続する。導電路１２の幅は水晶検査端子１１よりも小さく設定される。なお、図中の符号１３は金属リングであり、シーム溶接によってカバー４が接合される。

このようなものでは、例えばネットワークアナライザとした測定器のプローブを一対の水晶検査端子１１に当接し、前述したように水晶振動子の振動特性（電気的特性）を測定する。そして、振動特性の測定後に、容器本体１の外側面に露出した各導電路１２をレーザー等によって切断（分断）する。

このような構成にすることによって、水晶検査端子１１を容器本体１の側面に設ける必要がなくなり、表面実装発振器の小型化（低背化）が可能となる。なぜなら、水晶検査端子１１を容器本体１の外側面に設けた場合は、水晶振動子の振動特性の測定に際してプローブを当接することから水晶検査端子１１の面積を一定程度確保することを要するため、表面実装発振器の小型化、特に低背化が困難になるという問題がある。しかし、水晶検査端子１１を容器本体の外底面に設けることでこれらの問題が解消されるからである。

また、表面実装発振器が他の電子部品とともにセット基板に搭載される際は、各導電路１２が切断されているため、セット基板の回路パターンが水晶検査端子１１と電気的に接触しても誤作動を引き起こすことがなくなる。さらに、接触しない場合であっても、水晶検査端子１１が浮遊容量を増加させて、電気的特性に変動をもたらす、という問題が生じなくなる。
特開２００２−１９０７１０号公報

（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、容器本体１の底面の４角部に設けた実装端子７以外に水晶検査端子１１を要する。そして、水晶検査端子１１は、振動特性を測定するプローブを確実に当接するために一定値以上の面積、例えば０．３×０．３ｍｍを必要とする。これらから、表面実装発振器における平面外形の小型化（例えば２．０×１．６ｍｍ）を阻害する問題があった。

また、外底面の水晶検査端子１１は外側面のスルーホールによる導電路１２によって励振電極８ａに接続する。この場合、スルーホールは底壁層１ａ及び中間枠壁層１ｂのセラミックシートの状態で形成される。そして、各層１（ａｂｃ）のセラミックシートを積層してのメッキ・焼成後に、多数の容器本体１が集合化されたセラミックシートを分割し、個々の容器本体１に分割される。したがって、スルーホールとしての外側面の導電路１２が個々の容器本体１への分割を困難にする問題もあった。

（発明の目的）
本発明は、水晶振動子の振動特性を測定する水晶検査端子を有して、高さ及び平面外形のいずれをも小さくする小型化が可能な表面実装発振器の提供を目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、底壁及び枠壁からなる凹状とした容器本体に、一対の励振電極を有する水晶片と前記励振電極と電気的に接続して発振回路を有するＩＣチップとを収容し、前記容器本体にカバーを接合して前記水晶片及び前記ＩＣチップを密閉封入し、前記容器本体の外底面には前記ＩＣチップの各端子が電気的に接続される実装端子が形成されるとともに、前記容器本体の外表面には前記一対の励振電極が電気的に接続されて水晶振動子の振動特性を測定する一対の水晶検査端子が形成された表面実装用の水晶発振器において、前記実装端子中の２つの実装端子は、前記水晶振動子の振動特性の検査後に分断される導電路によって前記励振電極に電気的に予め接続し、前記水晶検査端子を兼用した構成とする。

このような構成であれば、本来的に有する容器本体の実装端子中の２つを水晶検査端子に兼用するので、実装端子とは別個に水晶検査端子を設ける必要がない。したがって、容器本体の平面外形を小さく維持できる。そして、容器本体の外側面には水晶検査端子を設けることがないので、従来同様に高さ寸法も小さくして、小型化を促進できる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記導電路は前記容器本体に前記カバーを接合して前記水晶振動子の電気的特性を測定した後に分断される。これにより、例えばセット基板に実装した後は水晶振動子（水晶片）と実装端子とは電気的に遮断されるので、表面実装発振器として動作する。

同請求項３では、請求項１において、前記２つの実装端子と前記励振電極とは前記底壁の面内に設けたスルーホールを経て電気的に接続する。これにより、容器本体の集合したセラミックシートの分割を容易にする。

同請求項４では、請求項１において、前記２つの実装端子はいずれも分割されて電気的に独立した第１端子と第２端子とからなり、前記第１端子は前記ＩＣ端子と電気的に接続し、前記第２端子は前記励振電極と電気的に接続して前記水晶検査端子を兼用する。この場合、ＩＣ端子に接続した第１端子及び他の実装端子によって表面実装発振器を動作できるので、例えば水晶片の励振電極の厚みをガスイオンの照射によって減じる周波数調整を可能にする。そして、例えばカバー封止後においても、水晶検査端子を兼用する第２端子によって水晶振動子の振動特性を測定できる。

同請求項５では、請求項４において、前記第１端子と第２端子とはセット基板に対して導電接合材によって搭載される際、前記導電接合材によって電気的に共通接続される。これにより、セット基板に対する実装端子としての機能を充分に維持できる。

（第１実施形態、請求項１、２に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第１図（ａ）は水晶振動子の測定時における正面図、第１図（ｂ）は同測定後の正面図、第１図（ｃ）は底面図である。なお、従来例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。

表面実装発振器は、前述したように、セラミックとした底壁１ａ及び中間枠壁１ｂ、上枠壁１ｃを積層してなる容器本体１の凹部底面にＩＣチップ２を、段部に水晶片３を固着し、カバー４を接合してなる。ＩＣチップ２の水晶端子５を除く各端子（電源、アース、出力、ＡＦＣ端子）は、容器本体１の外底面の４隅に設けられた実装端子７に積層面及びスルーホールを経て電気的に接続する。

そして、この実施形態では、外底面の４つの実装端子７のうちの２つの端子例えば電源７ａと出力端子７ｂは、水晶片３の固着される水晶保持端子１０と予め電気的に接続する。すなわち、水晶片３の励振電極８ａ（引出電極８ｂ）と電気的に接続する。この例では、前述同様に、容器本体１の外側面に設けた導電路１２及び図示しない内部の導電路によって電気的に接続する。要するに、電源及び出力端子７（ａｂ）は水晶片３と電気的に接続し、水晶検査端子１１を兼用する。

このようなものでは、先ず、予め、水晶片３と電気的に接続して水晶検査端子１１を兼用した電源及び出力端子１０（ａｂ）に測定器のプローブを当接する。これにより、測定器内の発振回路を水晶片に接続して発振させながら、水晶片３の励振電極７ａに例えばガスイオンを照射して厚みを減じ、あるいは蒸着等によって厚みを増加する。そして、質量負荷によって、発振周波数（振動周波数）を調整する。さらには、所謂ＤＬＤ（Drive Level Dependency）対策として、水晶片３を強励振して励振電極上の微塵を吹き飛ばす。次に、洗浄工程を経て、容器本体１の開口端面に金属カバー４をシーム溶接等によって接合し、ＩＣチップ２及び水晶片３を密閉封入する。

次に、金属カバー４によって密閉封入された水晶片３即ち水晶振動子の単独となる振動特性を、前述同様に、水晶検査端子１１を兼用する電源及び出力端子７（ａｂ）にプローブを当接して測定する。そして、封止時の影響等によって振動特性が規格外となった表面実装発振器を排除する。最後に、振動特性を満足した表面実装発振器につき、容器本体１の外側面に設けた導電路１２をレーザーやガスイオンの照射等によって切断（分断）する。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも記載するように、本来的に有する容器本体１の実装端子７のうちの例えば電源及び出力端子７（ａｂ）の２個を水晶検査端子１１に兼用する。したがって、実装端子７とは別個に水晶検査端子１１を設ける必要がないので、容器本体１の平面外形を小さく維持できる。そして、容器本体１の外側面には水晶検査端子１１を設けることがないので、従来同様に高さ寸法も小さできる。

（第２実施形態、請求項１、２、３に相当）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第２図（ａ）は断面図、第２図（ｂ）は測定時における底面図、第２図（ｃ）は同測定後の底面図である。なお、従来例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。

表面実装発振器は、第１実施形態と同様に、底壁１ａ及び中間枠壁１ｂ、上枠壁１ｃを積層してなる容器本体１の凹部底面にＩＣチップ２を、段部に水晶片３を固着し、カバー４を接合してなる。そして、実装端子７としての電源及び出力端子７（ａｂ）の２個が水晶片３の励振電極８ａと電気的に接続して、水晶検査端子１１を兼用する。

ここで、第２実施形態では、電源及び出力端子７（ａｂ）と水晶片３とは、外底面の導電路１２及び容器本体１の底壁１ａの面内に設けた円状のスルーホール１４ａ、さらには底壁１ａの内底面の導電路１４ｂ及び中間枠壁１ｂのスルーホール１４ｃ及び水晶保持端子１０を経て電気的に接続する。なお、第１実施形態とは、容器本体１の外側面には導電路１２としてのスルーホールを設けない点で相違する。また、ＩＣチップ２の水晶端子５は、底壁１ａの内底面の導電路１４ｂと電気的に接続する。

この場合でも、前述同様に、水晶検査端子１１として兼用する電源及び出力端子７（ａｂ）にプローブを当接して振動周波数の周波数調整等をした後、金属カバー４を接合する。そして、水晶振動子の振動特性を測定した後、電源及び出力端子７（ａｂ）と水晶片３とを電気的に接続する導電路１２を分断する。

このような構成であれば、第１実施形態と同様に、電源及び出力端子７（ａｂ）を水晶検査端子１１に兼用するので、平面外形及び高さ寸法を小さくできる。そして、第２実施形態ではスルーホールは底壁１ａの面内に設けられて外側面には形成しないので、容器本体１を集合化したセラミックシートから、個々の容器本体１の分割が容易になる。

すなわち、個々の容器本体は、配線パターンの印刷されたセラミックからなる底壁及び中間枠壁、上枠壁の集合体としての各セラミックシートを積層・メッキ後に焼成し、シート状上枠壁に設けられた分割溝に沿って分割することで形成される。ここで、従来例のように容器本体の外側面に導電路としてのスルーホールを有する場合は、スルーホール内に金属膜があることにより個々の容器本体への分割が困難になる。これに対し、第２実施形態では、外側面には導電路としてのスルーホールがないので、個々の容器本体への分割が容易になる。

（第３実施形態、請求項１〜５に相当）
第３図は本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第３図（ａ）は水晶片の測定時における底面図、第３図（ｂ）は同測定後の底面図である。なお、従来例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。

第３実施形態では、容器本体１の外底面以外における表面実装発振器の構成は第２実施形態と同一であり、実装端子７としての電源及び出力端子７（ａｂ）の２個が水晶片３の励振電極８ａと電気的に接続して、水晶検査端子１１を兼用する。そして、ここでは、容器本体１の外底面に設けられた電源及び出力端子７（ａｂ）は、それぞれが分割して形成される。例えば電源及び出力端子７ａ、７ｂは、長さ方向の両端側とした第１端子７ａ１、７ｂ１と内側とした第２端子７ａ２、７ｂ２とからなる。

そして、電源及び出力端子７ａ、７ｂの第１端子７ａ１、７ｂ１は、従来同様に、ＩＣチップ２のこれらに対応したＩＣ端子に積層面及び角部のスルーホールを経て電気的に接続する。また、電源端子７ａ、７ｂの第２端子７ａ２、７ｂ２は、第２実施形態と同様に、外底面の導電路１２及び底壁１ａの面内のスルーホール１４ａ等を経て、水晶片３の一端部両側が固着される水晶保持端子１０に電気的に接続する。これにより、電源端子７ａ、７ｂの第２端子７ａ２、７ｂ２は水晶片の励振電極８ａと電気的に接続し、水晶検査端子１１を兼用する。

このようなものでは、先ず、ＩＣチップ２の各ＩＣ端子に接続した電源及び出力端子７ａ、７ｂの第２端子７ａ２、７ｂ２を除く４つの実装端子７に測定器のプローブを当接して、ＩＣチップ２の発振回路によって表面実装発振器を動作（発振）させる。そして、動作させながら、前述同様にガスイオンの照射等による質量負荷によって発振周波数を調整する。

この場合、発振周波数の調整に前後して、水晶片３の励振電極８ａに電気的に接続した電源及び出力端子７ａ、７ｂの第２端子１０ａ２、１０ｂ２に測定器のプローブを当接する。これにより、第１実施形態と同様に、水晶振動子（水晶片３）と測定器内の発振回路と接続し、ＤＬＤ対策として水晶片を強励振し、微塵を排除する。そして、金属カバー４を接合して封止する。

次に、金属カバー４によって密閉封入された水晶片３即ち水晶振動子の単独となる振動特性を、水晶検査端子１１を兼用する電源及び出力端子７（ａｂ）の第２端子１０ａ１、１０ｂ２にプローブを当接して前述同様に測定する。最後に、容器本体１の外底面に設けた導電路１２をレーザー等によって切断（分断）し、第２電極７ａ２、７ｂ２と水晶片３との電気的接続を解除する。

このような構成であれば、容器本体１の実装端子１０のうちの例えば電源及び出力端子７（ａｂ）の２個を水晶検査端子１１に兼用するので、同様にして容器本体１の平面外形及び高さ寸法も小さできる。そして、ここでは、電源及び出力端子７ａ、７ｂを分割した第２端子７ａ２、７ｂ２を水晶検査端子１１として、第１端子７ａ１、７ｂ１はこれらとは電気的に独立してＩＣチップ２のＩＣ端子に接続する。したがって、金属カバーの封止前に、ＩＣチップ２の発振回路によって発振させながらの周波数調整が可能になる。これにより、第１実施形態での測定器等の外部の発振回路を接続して調整する場合よりも、現実に即した発振周波数を得られる。

本発明の第１実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第１図（ａ）は水晶振動子の測定時における正面図、第１図（ｂ）は同測定後の正面図、第１図（ｃ）は底面図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第２図（ａ）は断面図、第２図（ｂ）は水晶振動子の測定時における底面図、第２図（ｃ）は同測定後の底面図である。 本発明の第３図は本発明の第３実施形態を説明する表面実装発振器の図であり、第３図（ａ）は水晶振動子の測定時における底面図、第３図（ｂ）は同測定後の底面図である。 従来例を説明する表面実装用発振器の図で、第４図（ａ）は水晶振動子の測定時の正面図、第４図（ｂ）は同測定後の正面図、第４図（ｃ）は底面図である。 従来例を説明する水晶振動子の平面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ カバー、５ 水晶端子、６ バンプ、７ 実装端子、８ａ 励振電極、８ｂ 引出電極、９ 導電性接着剤、１０ 水晶保持端子、１１ 水晶検査端子、１２ 導電路、１３ 金属リング、１４ａ スルーホール、１４ｂ 導電路、１４ｃ スルーホール。

Claims (5)

1. 底壁及び枠壁からなる凹状とした容器本体に、一対の励振電極を有する水晶片と前記励振電極と電気的に接続して発振回路を有するＩＣチップとを収容し、前記容器本体にカバーを接合して前記水晶片及び前記ＩＣチップを密閉封入し、前記容器本体の外底面には前記ＩＣチップの各端子が電気的に接続される実装端子が形成されるとともに、前記容器本体の外表面には前記一対の励振電極が電気的に接続されて水晶振動子の振動特性を測定する一対の水晶検査端子が形成された表面実装用の水晶発振器において、前記実装端子中の２つの実装端子は、前記水晶振動子の振動特性の検査後に分断される導電路によって前記励振電極に電気的に予め接続し、前記水晶検査端子を兼用したことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記導電路は前記容器本体に前記カバーを接合して前記水晶振動子の電気的特性を測定した後に分断される表面実装用の水晶発振器。
3. 請求項１において、前記２つの実装端子と前記励振電極とは前記底壁の面内に設けたスルーホールを経て電気的に接続する表面実装用の水晶発振器。
4. 請求項１において、前記２つの実装端子はいずれも分割されて電気的に独立した第１端子と第２端子とからなり、前記第１端子は前記ＩＣ端子と電気的に接続し、前記第２端子は前記励振電極と電気的に接続して前記水晶検査端子を兼用した表面実装用の水晶発振器。
5. 請求項４において、前記第１端子と第２端子とはセット基板に対して導電接合材によって搭載される際、前記導電接合材によって電気的に共通接続される表面実装用の水晶発振器。