JP2020178258A - Crystal oscillator and manufacturing method thereof - Google Patents

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泰啓 赤坂
Yasuhiro Akasaka
泰啓 赤坂
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Abstract

To provide a crystal oscillator capable of preventing deterioration of phase noise and a manufacturing method thereof.SOLUTION: In a crystal oscillator and a manufacturing method thereof, before an oscillator unit 10 that houses an oscillation circuit 3 and a crystal piece 2 in a recess of a first ceramic package 1 and seals with a first lid 4 is housed in a second ceramic package 11, the characteristics of the crystal are inspected by using a terminal for inspecting the characteristics of the crystal drawn from the oscillator unit 10, and the crystal is stored in the second ceramic package 11 and sealed with a second lid 14 after the inspection has been completed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面実装用の水晶発振器に係り、特に、位相ノイズの劣化を防止できる水晶発振器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a crystal oscillator for surface mounting, and more particularly to a crystal oscillator capable of preventing deterioration of phase noise and a method for manufacturing the same.

［従来の水晶発振器：図３］
従来の表面実装用の水晶発振器について図３を参照しながら説明する。図３は、従来の発振器の断面説明図である。
従来の水晶発振器は、図３に示すように、セラミックのパッケージ１内に、水晶片２と、発振回路３のＩＣ（Integrated Circuit）とが収納され、蓋となるリッド４で封止されている。 [Conventional Crystal Oscillator: Fig. 3]
A conventional surface mount crystal oscillator will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a conventional oscillator.
In a conventional crystal oscillator, as shown in FIG. 3, a crystal piece 2 and an IC (Integrated Circuit) of an oscillation circuit 3 are housed in a ceramic package 1 and sealed with a lid 4 as a lid. ..

具体的には、平板の第１のセラミック層１ａの周囲に外壁となる第２のセラミック層１ｂが形成されてパッケージ１を凹形状としており、更に水晶片２を搭載する第３のセラミック層１ｃが凹部の内部に形成されている。
第１のセラミック層１ａの底面（裏面）には、外部へ接続する外部端子１ｄが形成されている。 Specifically, a second ceramic layer 1b serving as an outer wall is formed around the first ceramic layer 1a of the flat plate to form the package 1 in a concave shape, and a third ceramic layer 1c on which the crystal piece 2 is mounted. Is formed inside the recess.
An external terminal 1d connected to the outside is formed on the bottom surface (back surface) of the first ceramic layer 1a.

第１のセラミック層１ａ上に配線パターンが形成され、その上に発振回路３が半田で固定されている。
また、第３のセラミック層１ｃの上に配線パターンが形成され、その上に水晶片２が導電性接着剤で固定されている。水晶片２の両面には励振電極が形成されている。 A wiring pattern is formed on the first ceramic layer 1a, and the oscillation circuit 3 is fixed on the wiring pattern by soldering.
Further, a wiring pattern is formed on the third ceramic layer 1c, and the crystal piece 2 is fixed on the wiring pattern with a conductive adhesive. Excitation electrodes are formed on both sides of the crystal piece 2.

そして、第２のセラミック層１ｂの上面に電極パターンが形成され、リッド４が搭載されて封止している。リッド４は、第２のセラミック層１ｂの側面に形成した電極によりグランド（ＧＮＤ）端子に接続している。 Then, an electrode pattern is formed on the upper surface of the second ceramic layer 1b, and the lid 4 is mounted and sealed. The lid 4 is connected to the ground (GND) terminal by an electrode formed on the side surface of the second ceramic layer 1b.

尚、従来の発振器では、図３の第１のセラミック層１ａと第２のセラミック層１ｂとの間から水晶の検査用の配線（端子）が引き出され、その端子を用いて水晶片２の発振周波数、水晶の定数等の水晶の特性の検査が行われていた。 In the conventional oscillator, a wiring (terminal) for crystal inspection is pulled out from between the first ceramic layer 1a and the second ceramic layer 1b in FIG. 3, and the terminal is used to oscillate the crystal piece 2. Inspection of crystal characteristics such as frequency and crystal constant was performed.

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００４−２０７８７０号公報「圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器」（特許文献１）がある。
特許文献１には、圧電素子を収納した第１のパッケージを更に第２のパッケージで収納した恒温型の発振器が示されている。 [Related technology]
As a related prior art, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-207870, "Piezoelectric Oscillator Storage Package and Constant Temperature Oscillator Using the Package" (Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a constant temperature oscillator in which a first package containing a piezoelectric element is further housed in a second package.

特開２００４−２０７８７０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-207870

しかしながら、上記従来の発振器では、水晶の特性の検査用として引き出された端子の端部にファン等の風が当たると、位相ノイズが劣化するという問題点があった。 However, the above-mentioned conventional oscillator has a problem that the phase noise deteriorates when the wind of a fan or the like hits the end of the terminal drawn out for inspecting the characteristics of the crystal.

尚、特許文献１には、水晶の特性の検査用の端子にファン等の風が当たるのを防止して位相ノイズを改善することは記載されていない。 It should be noted that Patent Document 1 does not describe improving the phase noise by preventing the wind of a fan or the like from hitting the terminal for inspecting the characteristics of the crystal.

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、位相ノイズの劣化を防止できる水晶発振器及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a crystal oscillator capable of preventing deterioration of phase noise and a method for manufacturing the same.

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、表面実装用の水晶発振器であって、発振回路、水晶片を第１のセラミックパッケージ内に収納して第１のリッドで封止した発振器ユニットと、発振器ユニットを収納し、第１のセラミックパッケージより大きい凹形状の凹部を備えた第２のセラミックパッケージと、第２のセラミックパッケージの蓋となって封止する第２のリッドとを有することを特徴とする。 The present invention for solving the problems of the above-mentioned conventional example is a crystal oscillator for surface mounting, which is an oscillator in which an oscillator circuit and a crystal piece are housed in a first ceramic package and sealed with a first lid. It has a unit, a second ceramic package that houses the oscillator unit and has a concave recess larger than the first ceramic package, and a second lid that serves as a lid and seals the second ceramic package. It is characterized by that.

本発明は、上記水晶発振器であって、発振回路が、第１のセラミックパッケージの内側底面に設けられ、水晶片が、発振回路を覆うように設けられていることを特徴とする。 The present invention is the above-mentioned crystal oscillator, characterized in that an oscillation circuit is provided on the inner bottom surface of the first ceramic package, and a crystal piece is provided so as to cover the oscillation circuit.

本発明は、上記水晶発振器であって、第２のセラミックパッケージの凹部の内側底面に、発振器ユニットの第１のパッケージの底面が半田で固定されることを特徴とする。 The present invention is the crystal oscillator, wherein the bottom surface of the first package of the oscillator unit is fixed by solder to the inner bottom surface of the recess of the second ceramic package.

本発明は、上記水晶発振器であって、第２のセラミックパッケージの凹部の内側底面に、発振器ユニットの第１のリッドの表面が導電性接着剤で固定されることを特徴とする。 The present invention is the above-mentioned crystal oscillator, wherein the surface of the first lid of the oscillator unit is fixed to the inner bottom surface of the recess of the second ceramic package with a conductive adhesive.

本発明は、水晶発振器の製造方法であって、発振回路、水晶片を第１のセラミックパッケージに収納し、第１のリッドで封止した水晶発振器ユニットについて水晶片の特性の検査を行い、検査終了後に水晶発振器ユニットを、第１のセラミックパッケージより大きい第２のセラミックパッケージに収納して、第１のリッドより大きい第２のリッドで封止することを特徴とする。 The present invention is a method for manufacturing a crystal oscillator, in which an oscillator circuit and a crystal piece are housed in a first ceramic package, and a crystal oscillator unit sealed with a first lid is inspected for characteristics of the crystal piece and inspected. After completion, the crystal oscillator unit is housed in a second ceramic package larger than the first ceramic package and sealed with a second lid larger than the first lid.

本発明によれば、発振回路、水晶片を第１のセラミックパッケージ内に収納して第１のリッドで封止した発振器ユニットと、発振器ユニットを収納し、第１のセラミックパッケージより大きい凹形状の凹部を備えた第２のセラミックパッケージと、第２のセラミックパッケージの蓋となって封止する第２のリッドとを有する水晶発振器としているので、位相ノイズの劣化を防止できる効果がある。 According to the present invention, an oscillator unit in which an oscillator circuit and a crystal piece are housed in a first ceramic package and sealed with a first lid, and an oscillator unit in which the oscillator unit is housed and have a concave shape larger than that of the first ceramic package. Since the crystal oscillator has a second ceramic package having a recess and a second lid that serves as a lid and seals the second ceramic package, it has an effect of preventing deterioration of phase noise.

第１の発振器の断面説明図である。It is sectional drawing of the 1st oscillator. 第２の発振器の断面説明図である。It is sectional drawing of the 2nd oscillator. 従来の発振器の断面説明図である。It is sectional drawing of the conventional oscillator.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る水晶発振器（本発振器）は、発振器ユニットを、それより大きいセラミックパッケージの凹部に収納して、リッドで蓋をして封止したものであり、発振器ユニットの状態で引き出された水晶の特性の検査用端子を用いて水晶片の特性の検査を行い、検査終了後に大きいセラミックパッケージに収納しているので、運用時にファン等の風が検査用端子に当たることがなく、位相ノイズの劣化を防止できるものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of Embodiment]
In the crystal oscillator (the present oscillator) according to the embodiment of the present invention, the oscillator unit is housed in a recess of a larger ceramic package, covered with a lid and sealed, and is in the state of the oscillator unit. The characteristics of the crystal piece are inspected using the inspection terminal for the characteristics of the drawn crystal, and after the inspection is completed, it is stored in a large ceramic package, so the wind from the fan etc. does not hit the inspection terminal during operation. It is possible to prevent deterioration of phase noise.

［第１の発振器：図１］
本発振器（第１の発振器）について図１を参照しながら説明する。図１は、第１の発振器の断面説明図である。
第１の発振器は、図１に示すように、発振器ユニット１０を第２のセラミックパッケージ１１の凹部に収納して、第２のリッド１４で蓋をして封止したものである。 [First oscillator: FIG. 1]
This oscillator (first oscillator) will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of the first oscillator.
As shown in FIG. 1, the first oscillator has an oscillator unit 10 housed in a recess of a second ceramic package 11, covered with a second lid 14, and sealed.

第１の発振器の各部を具体的に説明する。
［発振器ユニット１０］
発振器ユニット１０は、図１に示すように、図３の従来の水晶発振器と同様に、第１のセラミック層１ａ、第２のセラミック層１ｂ及び第３のセラミック層１ｃから成る第１のセラミックパケージ１の凹形状の凹部内に、発振回路３が半田で搭載され、第３のセラミック層１ｃ上に水晶片２が導電性接着剤で固定され、第２のセラミック層１ｂ上に第１のリッド４が搭載されて封止されている。 Each part of the first oscillator will be specifically described.
[Oscillator unit 10]
As shown in FIG. 1, the oscillator unit 10 has a first ceramic package composed of a first ceramic layer 1a, a second ceramic layer 1b, and a third ceramic layer 1c, similarly to the conventional crystal oscillator of FIG. The oscillation circuit 3 is mounted by solder in the concave recess of 1, the crystal piece 2 is fixed on the third ceramic layer 1c with a conductive adhesive, and the first lid is on the second ceramic layer 1b. 4 is mounted and sealed.

尚、発振器ユニット１０は、第２のセラミックパッケージ１１の第１のセラミック層１１ａ上に搭載され、発振器ユニット１０の第１のセラミック層１ａの裏面に形成された外部端子１ｄが導電性接着剤１２又は半田で第１のセラミック層１１ａに固定される。
この発振器ユニット１０は、１つのキャビティに水晶片２と発振回路３を収納するものであるが、ユニット内に上下に対抗する２つのキャビティを形成して、例えば、上側のキャビティに水晶片、下側のキャビティに発振回路を収納する発振器ユニットであってもよい。 The oscillator unit 10 is mounted on the first ceramic layer 11a of the second ceramic package 11, and the external terminal 1d formed on the back surface of the first ceramic layer 1a of the oscillator unit 10 is a conductive adhesive 12. Alternatively, it is fixed to the first ceramic layer 11a with solder.
The oscillator unit 10 houses the crystal piece 2 and the oscillation circuit 3 in one cavity. Two cavities that oppose each other up and down are formed in the unit, for example, the crystal piece is in the upper cavity and the lower one. It may be an oscillator unit that houses an oscillator circuit in the cavity on the side.

［第２のセラミックパッケージ１１］
第２のセラミックパッケージ１１は、図１に示すように、平板状の第１のセラミック層１１ａと、第１のセラミック層１１ａの周囲に外壁として形成される第２のセラミック層１１ｂと、第１のセラミック層１１ａと第２のセラミック層１１ｂで形成される凹形状の凹部内に形成される第３のセラミック層１１ｃとから構成されている。 [Second ceramic package 11]
As shown in FIG. 1, the second ceramic package 11 includes a flat plate-shaped first ceramic layer 11a, a second ceramic layer 11b formed as an outer wall around the first ceramic layer 11a, and a first ceramic layer 11. It is composed of a third ceramic layer 11c formed in a concave recess formed by the ceramic layer 11a and the second ceramic layer 11b.

第３のセラミック層１１ｃは、第２のセラミック層１１ｂより高さが低くなっている。
第３のセラミック層１１ｃを第２のセラミックパッケージ１１内の凹部に設けることで、セラミックの体積が増えるため、内部の熱容量を高めることができる。
そして、第２のセラミック層１１ｂ上にシームリングが形成され、第２のリッド１４が搭載されて、封止されるようになっている。 The height of the third ceramic layer 11c is lower than that of the second ceramic layer 11b.
By providing the third ceramic layer 11c in the recess in the second ceramic package 11, the volume of the ceramic is increased, so that the internal heat capacity can be increased.
Then, a seam ring is formed on the second ceramic layer 11b, and the second lid 14 is mounted and sealed.

第１の発振器によれば、発振器ユニット１０を第２のセラミックパッケージ１１に収納する前に、発振器ユニット１０から引き出された水晶の特性（発振周波数、水晶の定数等）を検査する検査用の端子（第１のセラミック層１ａと第２のセラミック層１ｂとの間に引き出された端子）を用いて、水晶片２の特性の検査を行い、検査終了後に第２のセラミックパッケージ１１に収納して第２のリッド１４で封止しているので、客先の基板に実装した場合に、ファン等の風が検査用端子に当たることがなく、位相ノイズの劣化を防止できる効果がある。 According to the first oscillator, an inspection terminal for inspecting the characteristics (oscillation frequency, crystal constant, etc.) of the crystal drawn from the oscillator unit 10 before housing the oscillator unit 10 in the second ceramic package 11. (Terminal drawn out between the first ceramic layer 1a and the second ceramic layer 1b) is used to inspect the characteristics of the crystal piece 2, and after the inspection is completed, the crystal piece 2 is housed in the second ceramic package 11. Since it is sealed with the second lid 14, when it is mounted on the customer's board, the wind from the fan or the like does not hit the inspection terminal, and there is an effect that deterioration of the phase noise can be prevented.

［第２の発振器：図２］
次に、本発振器の別の応用例（第２の発振器）について図２を参照しながら説明する。図２は、第２の発振器の概略図である。
第２の発振器は、図２に示すように、発振器ユニット１０が上下反転して第２のセラミックパッケージ１１の第１のセラミック層１１ａに導電性接着剤１３又は半田で固定されている。 [Second oscillator: Fig. 2]
Next, another application example (second oscillator) of this oscillator will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view of the second oscillator.
In the second oscillator, as shown in FIG. 2, the oscillator unit 10 is turned upside down and fixed to the first ceramic layer 11a of the second ceramic package 11 with a conductive adhesive 13 or solder.

つまり、第２のセラミックパッケージ１１の凹部に上下反転された発振器ユニット１０の第１のリッド４の表面が第１のセラミック層１１ａに接着されている。
発振器ユニット１０の第１のセラミック層１ａの裏面に形成された外部端子１ｄは、ワイヤボンディング１５で第３のセラミック層１１ｃの電極に接続している。 That is, the surface of the first lid 4 of the oscillator unit 10 inverted upside down in the recess of the second ceramic package 11 is adhered to the first ceramic layer 11a.
The external terminal 1d formed on the back surface of the first ceramic layer 1a of the oscillator unit 10 is connected to the electrode of the third ceramic layer 11c by wire bonding 15.

第２の発振器によれば、発振器ユニット１０を第２のセラミックパッケージ１１に収納する前に、発振器ユニット１０から引き出された水晶の特性の検査用の端子を用いて、水晶片２の特性の検査を行い、検査終了後に第２のセラミックパッケージ１１に収納して第２のリッド１４で封止しているので、ファン等の風が検査用端子に当たることがなく、位相ノイズの劣化を防止できる効果がある。 According to the second oscillator, the characteristic of the crystal piece 2 is inspected by using the terminal for inspecting the characteristic of the crystal drawn from the oscillator unit 10 before housing the oscillator unit 10 in the second ceramic package 11. After the inspection is completed, the ceramic package 11 is housed in the second ceramic package 11 and sealed with the second lid 14. Therefore, the wind from the fan or the like does not hit the inspection terminal, and the deterioration of the phase noise can be prevented. There is.

［製造方法］
次に、第１，２の発振器の製造方法を説明する。
第１，２の発振器は、通常の発振器と同様に製造された発振器ユニット１０について、側面に引き出された水晶の特性の検査用の端子を用いて水晶片２の特性の検査を行い、検査終了後に第２のセラミックパッケージ１１の凹部に発振器ユニット１０を収納して、導電性接着剤１２，１３又は半田で第１のセラミック層１１ａに固定し、第２のセラミック層１１ｂ上に第２のリッド１４を搭載して封止するものである。
従って、検査用の端子が第２のセラミックパッケージ１１の外側に露出するものではない。 [Production method]
Next, a method of manufacturing the first and second oscillators will be described.
For the first and second oscillators, the oscillator unit 10 manufactured in the same manner as a normal oscillator is inspected for the characteristics of the crystal piece 2 using the terminal for inspecting the characteristics of the crystal drawn out from the side surface, and the inspection is completed. Later, the oscillator unit 10 is housed in the recess of the second ceramic package 11, fixed to the first ceramic layer 11a with conductive adhesives 12, 13 or solder, and the second lid is placed on the second ceramic layer 11b. 14 is mounted and sealed.
Therefore, the inspection terminal is not exposed to the outside of the second ceramic package 11.

［実施の形態の効果］
第１，２の発振器によれば、発振器ユニット１０から引き出された水晶の特性の検査用の端子を用いて、水晶片２の特性の検査を行い、検査の終了後に、第２のセラミックパッケージ１１に収納して第２のリッド１４で封止するようにしているので、ファン等の風が検査用端子に当たることがなく、位相ノイズの劣化を防止できる効果がある。 [Effect of Embodiment]
According to the first and second oscillators, the characteristics of the crystal piece 2 are inspected using the terminals for inspecting the characteristics of the crystal drawn from the oscillator unit 10, and after the inspection is completed, the second ceramic package 11 Since it is housed in the second lid 14 and sealed with the second lid 14, the wind from the fan or the like does not hit the inspection terminal, and there is an effect that deterioration of the phase noise can be prevented.

また、第１，２の発振器によれば、第２のセラミックパッケージ１１及び第２のリッド１４について、既存の大型のパッケージ及びリッドを流用すれば、安価に製造できる効果がある。 Further, according to the first and second oscillators, the second ceramic package 11 and the second lid 14 can be manufactured at low cost by diverting the existing large-sized package and lid.

本発明は、位相ノイズの劣化を防止できる水晶発振器及びその製造方法に好適である。 The present invention is suitable for a crystal oscillator capable of preventing deterioration of phase noise and a method for manufacturing the same.

１…第１のセラミックパッケージ、 １ａ…第１のセラミック層、 １ｂ…第２のセラミック層、 １ｃ…第３のセラミック層、 １ｄ…外部端子、 ２…水晶片、 ３…発振回路、 ４…第１のリッド、 １０…発振器ユニット、 １１…第２のセラミックパッケージ、 １１ａ…第１のセラミック層、 １１ｂ…第２のセラミック層、 １１ｃ…第３のセラミック層、 １２…導電性接着剤、 １３…導電性接着剤、 １４…第２のリッド、 １５…ワイヤボンディング 1 ... 1st ceramic package, 1a ... 1st ceramic layer, 1b ... 2nd ceramic layer, 1c ... 3rd ceramic layer, 1d ... external terminal, 2 ... crystal piece, 3 ... oscillation circuit, 4 ... th 1 lid, 10 ... oscillator unit, 11 ... second ceramic package, 11a ... first ceramic layer, 11b ... second ceramic layer, 11c ... third ceramic layer, 12 ... conductive adhesive, 13 ... Conductive adhesive, 14 ... 2nd lid, 15 ... Wire bonding

Claims (5)

表面実装用の水晶発振器であって、
発振回路、水晶片を第１のセラミックパッケージ内に収納して第１のリッドで封止した発振器ユニットと、
前記発振器ユニットを収納し、前記第１のセラミックパッケージより大きい凹形状の凹部を備えた第２のセラミックパッケージと、
前記第２のセラミックパッケージの蓋となって封止する第２のリッドとを有することを特徴とする水晶発振器。 A crystal oscillator for surface mounting
The oscillator unit, the oscillator unit in which the crystal piece is housed in the first ceramic package and sealed with the first lid,
A second ceramic package that houses the oscillator unit and has a concave recess that is larger than the first ceramic package.
A crystal oscillator characterized by having a second lid that serves as a lid and seals the second ceramic package. 発振回路は、第１のセラミックパッケージの内側底面に設けられ、
水晶片は、前記発振回路を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１記載の水晶発振器。 The oscillator circuit is provided on the inner bottom surface of the first ceramic package.
The crystal oscillator according to claim 1, wherein the crystal piece is provided so as to cover the oscillation circuit. 第２のセラミックパッケージの凹部の内側底面に、発振器ユニットの第１のパッケージの底面が半田で固定されることを特徴とする請求１又は２記載の水晶発振器。 The crystal oscillator according to claim 1 or 2, wherein the bottom surface of the first package of the oscillator unit is fixed to the inner bottom surface of the recess of the second ceramic package by soldering. 第２のセラミックパッケージの凹部の内側底面に、発振器ユニットの第１のリッドの表面が導電性接着剤で固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の水晶発振器。 The crystal oscillator according to claim 1 or 2, wherein the surface of the first lid of the oscillator unit is fixed to the inner bottom surface of the recess of the second ceramic package with a conductive adhesive. 発振回路、水晶片を第１のセラミックパッケージに収納し、第１のリッドで封止した水晶発振器ユニットについて前記水晶片の特性の検査を行い、前記検査終了後に前記水晶発振器ユニットを、前記第１のセラミックパッケージより大きい第２のセラミックパッケージに収納して、前記第１のリッドより大きい第２のリッドで封止することを特徴とする水晶発振器の製造方法。 The oscillation circuit and the crystal piece are housed in the first ceramic package, the characteristics of the crystal piece are inspected for the crystal oscillator unit sealed with the first lid, and after the inspection is completed, the crystal oscillator unit is subjected to the first. A method for manufacturing a crystal oscillator, which comprises storing the crystal oscillator in a second ceramic package larger than the first lid and sealing the crystal oscillator with a second lid larger than the first lid.
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