JP2010147530A - 水晶振動子の実装構造およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電気の影響を受けずに、常に安定した発振周波数を得ることができる水晶振動子の実装構造およびそれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 水晶振動子１５をパッケージ部材１６で包んだ水晶発振素子１４と、この水晶発振素子１４が搭載されて水晶振動子１５が電気的に接続された回路基板７と、パッケージ部材１６の一部である閉塞部材１９を回路基板７の基準電位であるグランド電極２２に接続するための導電部材である導電テープ２１とを備えている。従って、パッケージ部材１６の閉塞部材１９に静電気が発生しても、その静電気を導電テープ２１によって回路基板７のグランド電極２２に導くことができる。このため、パッケージ部材１６に静電気が帯電するのを防ぐことができるので、水晶振動子１５が静電気の影響を受けることがなく、常に水晶振動子１５によって安定した発振周波数を得ることができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、水晶振動子の実装構造およびそれを備えた電子機器に関し、特に電子時計や携帯電話機などに用いられる水晶振動子の実装構造およびそれを備えた電子機器に関する。

従来、水晶振動子の実装構造においては、特許文献１に記載されているように、水晶振動子をパッケージ部材で包んで水晶発振素子を構成し、この水晶発振素子を回路基板上に弾性および導電性を有する支持部材で弾力的に支持し、この支持部材によって水晶振動素子体の水晶振動子と回路基板とを電気的に接続した構成のもが知られている。
特開２００４−２４２０８９

しかしながら、このような従来の水晶振動子の実装構造では、支持部材が弾性を有しているので、水晶発振素子が衝撃を受けても、その衝撃を支持部材で吸収して水晶振動子に衝撃が伝わらないように保護することができても、パッケージ部材の一部に静電気が帯電すると、その静電気によって水晶振動子が影響を受けて正常な発振周波数を得ることができないという問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、静電気の影響を受けずに、常に安定した発振周波数を得ることができる水晶振動子の実装構造およびそれを備えた電子機器を提供することである。

この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
請求項１に記載の発明は、水晶振動子をパッケージ部材で包んだ水晶発振素子と、前記水晶発振素子が搭載されて前記水晶振動子が電気的に接続された回路基板と、前記パッケージ部材の一部を基準電位に接続するための導電部材とを備えていることを特徴とする水晶振動子の実装構造である。

請求項２に記載の発明は、前記パッケージ部材が、前記水晶振動子を収容する一面側が開放されたパッケージケースと、このパッケージケースの前記一面側を塞ぐ閉塞部材とを備え、前記パッケージ部材の前記一部は、前記水晶振動子に対して前記回路基板と反対側に位置する前記パッケージケースの前記一面側に位置する前記閉塞部材であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の実装構造である。

請求項３に記載の発明は、前記パッケージケースがセラミックなどの絶縁性材料で形成されており、前記閉塞部材はガラスや金属などの材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の水晶振動子の実装構造である。

請求項４に記載の発明は、前記基準電位が、前記回路基板に設けられたグランド電極、または地板などの別部材である金属板であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水晶振動子の実装構造である。

請求項５に記載の発明は、前記導電部材が、導電テープまたは導電性接着剤であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水晶振動子の実装構造である。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載された水晶振動子の実装構造を機器本体内に備えていることを特徴とする電子機器である。

この発明によれば、水晶振動子を包んだパッケージ部材の一部に静電気が発生しても、その静電気を導電部材によって基準電位に導くことができるので、水晶振動子を包んだパッケージ部材に静電気が帯電するのを防ぐことができる。このため、水晶振動子が静電気の影響を受けることがないので、常に水晶振動子によって安定した発振周波数を得ることができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図４を参照して、この発明を電子腕時計に適用した実施形態１について説明する。
この電子腕時計は、図１に示すように、機器本体である腕時計ケース１を備えている。この腕時計ケース１の上部には、時計ガラス２が取り付けられており、この腕時計ケース１の下部には、裏蓋３が取り付けられている。また、この腕時計ケース１の内部には、時計モジュール４が配置されている。

この時計モジュール４は、図１に示すように、上部ハウジング５と下部ハウジング６とを備えている。この上部ハウジング５と下部ハウジング６との間には、回路基板７が設けられており、下部ハウジング６の下部には、地板８が配置されている。この地板８は、上部ハウジング５と下部ハウジング６とを相互に重ね合わせて取り付けるように構成されている。

すなわち、この地板８は、ステンレスなどの金属板からなり、図１に示すように、その周縁部に設けられたフック部８ａが下部ハウジング６の側面に沿って上部ハウジング５の側面に延び、このフック部８ａの先端部が上部ハウジング５の側面に設けられた係止突起部５ａに係止されることにより、上部ハウジング５と下部ハウジング６とを上下に重ね合わせた状態で相互に取り付けるように構成されている。

また、上部ハウジング５には、図１に示すように、時刻などの情報を表示する液晶表示パネル１０が配置されている。この場合、液晶表示パネル１０は、インターコネクタ１１によって回路基板７上に支持されて電気的に接続された状態で、上部の周縁部が押え板９によって上部ハウジング５内に押え付けられている。また、下部ハウジング６内には、電池１２が回路基板７と電気的に接続された状態で配置されている。また、回路基板７は、図１に示すように、その上面にＬＳＩなどの時計機能に必要な電子部品１３が搭載され、下面（図２では上面）に水晶発振素子１４が搭載された構成になっている。

この水晶発振素子１４は、図３に上下反転して示すように、水晶振動子１５と、この水晶振動子１５を包むパッケージ部材１６とを備え、回路基板７の上面（図１では下面）に配置されている。この場合、水晶振動子１５は、水晶の六方柱状の結晶から一定の方位に切り出した板または棒であり、パッケージ部材１６内に支持部１７によって支持され、通常の状態で安定した発振周波数が得られるように構成されている。

パッケージ部材１６は、図３に示すように、水晶振動子１５を収容する上面側（図１では下面側）が開放されたパッケージケース１８と、このパッケージケース１８の上面側を塞ぐ閉塞部材１９とを備えている。パッケージケース１８は、セラミックなどの絶縁性材料からなり、ほぼ箱状に形成されている。閉塞部材１９は、ガラスや金属などの材料からなり、水晶振動子１５に対して回路基板７と反対側に位置するパッケージケース１８の上面側に取り付けられている。

この水晶発振素子１４は、図２および図３に示すように、回路基板７の上面に配置されて、水晶振動子１５が支持部１７およびパッケージケース１８を挿通する接続線２３によって回路基板７上に設けられた一対の接続電極２０と電気的に接続された構成になっている。また、パッケージ部材１６の閉塞部材１９は、図２および図３に示すように、導電テープ２１によって回路基板７上に設けられたグランド電極２２と電気的に接続されている。すなわち、この導電テープ２１は、閉塞部材１９の上面からパッケージ部材１６の側面を経て回路基板７上のグランド電極２２に亘って連続して設けられている。

このような電子腕時計における水晶振動子１５の実装構造によれば、水晶振動子１５をパッケージ部材１６で包んだ水晶発振素子１４と、この水晶発振素子１４が搭載されて水晶振動子１５が電気的に接続された回路基板７と、パッケージ部材１６の一部である閉塞部材１９を回路基板７の基準電位に接続するための導電部材である導電テープ２１とを備えているので、導電テープ２１によってパッケージ部材１６に静電気が帯電するのを防ぐことができる。

すなわち、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６の閉塞部材１９に静電気が発生しても、その静電気を導電テープ２１によって回路基板７の基準電位であるグランド電極２２に導くことができる。このため、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６に静電気が帯電するのを確実に防ぐことができ、これにより水晶振動子１５が静電気の影響を受けることがないので、常に水晶振動子１５によって安定した発振周波数を得ることができる。

この場合、パッケージ部材１６は、水晶振動子１５を収容する上面側が開放されたパッケージケース１８と、このパッケージケース１８の上面側を塞ぐ閉塞部材１９とを備えているので、水晶振動子１５をパッケージ部材１６で確実に密閉することができ、これにより水晶振動子１５を安定した状態で動作させることができるほか、パッケージ部材１６の一部である閉塞部材１９が、水晶振動子１５に対して回路基板７と反対側に位置するパッケージケース１８の上面側に位置していることにより、この閉塞部材１９が帯電しやすい構成であっても、導電テープ２１によって静電気の帯電を確実に防ぐことができる。

また、パッケージケース１８はセラミックなどの絶縁性材料で形成されているので、静電気が帯電しやすいが、回路基板７上に直接接触していることにより、静電気の帯電を防ぐことができる。また、閉塞部材１９は、ガラスや金属などの材料で形成され、水晶振動子１５に対して回路基板７と反対側に位置するパッケージケース１８の上面側に配置されていることにより、静電気が帯電しやすい構成であるが、閉塞部材１９に発生した静電気を導電部材である導電テープ２１によって回路基板７のグランド電極２２に導くことができるので、閉塞部材１９に静電気が帯電するのを確実に防ぐことができる。

ここで、この実施形態１の水晶発振素子１４と、静電気対策がなされていない従来の水晶発振素子とを比較した場合について、図４を参照して説明する。
この図４では、従来の水晶発振素子がサンプル１で、実施形態１の水晶発振素子１４がサンプル２であり、静電気試験装置を用いて、各水晶発振素子の閉塞部材であるガラス面に、−１キロボルト（KV）のサージ電圧を７回印加して電荷を帯電させ、この状態で歩度を測定した。すなわち、この歩度の測定は、水晶振動子の発振周波数のずれを、32.768キロヘルツ（KHZ）に対するずれ幅の変化で判断する。

この結果、従来の水晶発振素子であるサンプル１では、初期から５回目までの測定では、ずれ幅が少ないが、６回目以降ではずれ幅が大きくなり、静電気の影響を受けていると判断することができる。これに対して、この実施形態１の水晶発振素子１４であるサンプル２では、初期から５回目までの測定では、サンプル１とほぼ同様、ずれ幅が少なく、しかも６回目以降においても、ずれ幅が大きく変化することがなく、静電気の影響を受けていないことが分かる。これにより、この実施形態１の水晶発振素子１４は水晶振動子１５が静電気の影響を受けずに、水晶振動子１５の発振周波数が安定していることが分かる。

このような水晶振動子１５の実装構造を備えた電子腕時計によれば、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６に静電気が帯電するのを防ぐことができるので、水晶振動子１５が静電気の影響を受けることがなく、常に水晶振動子１５によって安定した発振周波数を得ることができることにより、時間を正確に計測することができ、これにより正確な時刻を知ることができる。

なお、前記実施形態１では、導電テープ２１によって水晶発振素子１４の閉塞部材１９と回路基板７のグランド電極２２とを電気的に接続した場合について述べたが、これに限らず、例えば導電性接着剤によって水晶発振素子１４の閉塞部材１９と回路基板７のグランド電極２２とを電気的に接続した構成でも良い。このように構成しても、実施形態１と同様の作用効果がある。

（実施形態２）
次に、図５を参照して、この発明を電子腕時計に適用した実施形態２について説明する。なお、図１〜図４に示された実施形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。
この電子腕時計は、水晶振動子１５の実装構造が実施形態１と異なる構成であり、これ以外は実施形態１と同じ構成になっている。

すなわち、この水晶振動子１５の実装構造は、図５に示すように、水晶振動子１５をパッケージ部材１６で包んだ水晶発振素子１４と、水晶発振素子１４が搭載されて水晶振動子１５が電気的に接続された回路基板７と、パッケージ部材１６の一部を基準電位である地板８に接続するための導電部材である導電テープ２５とを備えている。

この場合、地板８は、実施形態１で述べたように、ステンレスなどの金属板からなり、アース部材としての機能を有するものであり、図１に示したように、下部ハウジング６の下側に配置されて上部ハウジング５と下部ハウジング６とを相互に重ね合わせて取り付けるように構成されている。この地板８には、図５に示すように、開口部２６が回路基板７に搭載された水晶発振素子１４に対応して設けられている。

また、導電テープ２５は、図５に示すように、地板８の上面に開口部２６を跨いで貼り付けられ、この状態で開口部２６に対応する部分が押し下げられ、この押し下げられた部分２５ａがパッケージ部材１６の閉塞部材１９の上面に貼り付けられている。これにより、導電テープ２５は、地板８とパッケージ部材１６の閉塞部材１９とを電気的に接続するように構成されている。

このような電子腕時計における水晶振動子１５の実装構造においても、水晶振動子１５をパッケージ部材１６で包んだ水晶発振素子１４と、この水晶発振素子１４が搭載されて水晶振動子１５が電気的に接続された回路基板７と、パッケージ部材１６の一部である閉塞部材１９を基準電位である地板８に接続するための導電部材である導電テープ２５とを備えているので、実施形態１と同様、パッケージ部材１６に静電気が帯電するのを防ぐことができる。

すなわち、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６の閉塞部材１９に静電気が発生しても、その静電気を導電テープ２５によって基準電位である地板８に導くことができる。このため、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６に静電気が帯電するのを確実に防ぐことができるので、水晶振動子１５が静電気の影響を受けることがなく、常に水晶振動子１５によって安定した発振周波数を得ることができる。

この場合にも、パッケージケース１８はセラミックなどの絶縁性材料で形成されているので、静電気が帯電しやすいが、回路基板７上に直接接触していることにより、静電気の帯電を防ぐことができる。また、閉塞部材１９は、ガラスや金属などの材料で形成され、水晶振動子１５に対して回路基板７と反対側に位置するパッケージケース１８の上面側に配置されていることにより、静電気が帯電しやすい構成であるが、閉塞部材１９に発生した静電気を導電部材である導電テープ２５によってアース機能を有する地板８に導くことができるので、閉塞部材１９に静電気が帯電するのを確実に防ぐことができる。

このような水晶振動子１５の実装構造を備えた電子腕時計においても、実施形態１と同様、水晶振動子１５を包んだパッケージ部材１６に静電気が帯電するのを防ぐことができるので、水晶振動子１５が静電気の影響を受けることがなく、常に水晶振動子１５によって安定した発振周波数を得ることができることにより、時間を正確に計測することができ、これにより正確な時刻を知ることができる。

なお、前記実施形態１、２およびその変形例では、電子腕時計に適用した場合について述べたが、必ずしも電子腕時計である必要はなく、例えばトラベルウオッチ、目覚まし時計、置き時計、掛け時計などの各種の電子時計に適用することができるほか、電子時計に限らず、携帯電話器、電子辞書、携帯情報端末器（ＰＤＡ：パーソナル・デジタル・アシスタント）、カーナビゲータなどの各種の電子機器にも広く適用することができる。

この発明を電子腕時計に適用した実施形態１を示した要部の拡大断面図である。 図１の水晶発振素子を回路基板上に搭載して上下反転して示した要部の拡大斜視図である。 図２のＡ−Ａ矢視における断面図である。 実施形態１の水晶発振素子と従来の水晶発振素子とにおける各発振周波数のずれを測定し、その測定回数ごとの発振周波数のずれ幅の変化を表で示した図である。 この発明を電子腕時計に適用した実施形態２における水晶振動子の実装構造を示した拡大断面図である。

符号の説明

１ 腕時計ケース
４ 時計モジュール
７ 回路基板
８ 地板
１４ 水晶発振素子
１５ 水晶振動子
１６ パッケージ部材
１８ パッケージケース
１９ 閉塞部材
２０ 接続電極
２１、２５ 導電テープ
２２ グランド電極
２３ 接続線
２６ 開口部

Claims (6)

1. 水晶振動子をパッケージ部材で包んだ水晶発振素子と、
   この水晶発振素子が搭載されて前記水晶振動子が電気的に接続された回路基板と、
   前記パッケージ部材の一部を基準電位に接続するための導電部材と
   を備えていることを特徴とする水晶振動子の実装構造。
2. 前記パッケージ部材は、前記水晶振動子を収容する一面側が開放されたパッケージケースと、このパッケージケースの前記一面側を塞ぐ閉塞部材とを備え、前記パッケージ部材の前記一部は、前記水晶振動子に対して前記回路基板と反対側に位置する前記パッケージケースの前記一面側に位置する前記閉塞部材であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の実装構造。
3. 前記パッケージケースはセラミックなどの絶縁性材料で形成されており、前記閉塞部材はガラスや金属などの材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の水晶振動子の実装構造。
4. 前記基準電位は、前記回路基板に設けられたグランド電極、または地板などの別部材である金属板であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水晶振動子の実装構造。
5. 前記導電部材は、導電テープまたは導電性接着剤であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水晶振動子の実装構造。
6. 請求項１に記載された水晶振動子の実装構造を機器本体内に備えていることを特徴とする電子機器。
   

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