JP4061714B2 - 圧電発振器及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器に関し、特に、生産性と品質性に優れた圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話器等の移動体通信機器は低価格化及び、小型化が急激に進み、この為、これに使用される圧電振動子の代表例である水晶発振器への低価格化及び、小型化への要求が強まっている。このような要求に対しては、周波数調整回路及び、周波数温度補償回路等を含む発振器回路を集積化して部品点数を削減すると共に、自動調整可能とすることにより生産性の効率化を図っている。
【０００３】
一般に水晶発振器に於いては、それに使用する水晶振動子は別体の密封容器に収めた構成とし、等価容量やインピーダンスや周波数等の電気的特性を測定し良品を選別した後、水晶発振器回路に組み込まれていた。従って、別体とした水晶振動子を用いていた為、水晶発振器の小型化に限界が生じていた。そこで、小型化を図る為に図３に示す構造のものが提案されている。即ち、図３は従来の集積回路を含む電子回路を用いた水晶発振器の構造を示す断面図である。同図に示す水晶発振器はセラミック容器１０１の凹陥部内の底面に集積回路等を含む電子回路１０２を搭載し、その上方には凹陥部内壁の段部を支持台として水晶振動素子１０３を配置すると共に、セラミック容器１０１の上方開口部を金属蓋１０４により気密封止した構造としたものである。尚、前記水晶振動素子１０３の表裏面には図示しない励振電極が設けられており、該電極は前記電子回路１０２と前記セラミック容器１０１の内部に設けた配線パターンを介して接続されている。しかし、同図のような構造の水晶発振器に於いては前記電子回路１０２を搭載した後、前記水晶振動素子１０３を搭載することになるので、水晶振動素子１０３を搭載した時点で、その端子間には発振回路が接続されている為、水晶振動子単体の等価容量、インピーダンス等の電気的特性の検査が不可能となる。従って、不良の水晶振動素子１０３を搭載したものは発振せず水晶発振器を構成する部品の全てが不良品として無駄になることがあった。
【０００４】
そこで従来、図４に示すように水晶振動素子のみの電気的特性の検査が可能となるように構成したものがある。同図（ａ）は側面断面図、同図（ｂ）は下面部の構成を示すものである。同図（ａ）に示すセラミック容器２０１は、上下に凹陥部を備えており、その上部凹陥部に水晶振動素子１０３を収納し、該水晶振動素子１０３を搭載後、前記凹陥部の開口部を金属製の蓋１０４により封止することにより、水晶振動子として完成する。また、前記セラミック容器２０１の下部凹陥部は発振回路１０２を収納する為のものであるが、発振回路を実装する前に、水晶振動子の電気的特性を測定することが可能となる。測定が完了し、良好と判断されたものについてのみ発振回路を実装すれば上述したような不具合は解消される。尚、前記発振回路１０２を搭載した後に電子部品が脱落及び、損傷するのを防ぐ為、その全体を樹脂等のポッティング剤２０２にて覆う。また、同図（ｂ）に示すように前記セラミック容器２０１の下面側の外周枠表面２０３には水晶発振器の機能端子及び、電子回路１０２の設定信号を入力する為の端子２０４が設けられている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同図の様な構造は、水晶振動素子１０３を搭載した後、水晶振動子としての動作確認を行うことは可能であるが、その確認の後、セラミック容器２０１の裏面に電子部品を搭載するという一連の製造工程を必要とする。即ち、水晶振動子の組込みと測定が完了しない限り発振回路１０２部分の組み立てに着手することができず、発振回路の部品が全てそろっていても水晶振動子の入手が遅れると発振器としての完成も遅れるという問題があった。特に、産業用の水晶発振器は周波数等の客先仕様が決定された後、製品設計及び、組み立てにかかる受注生産が一般的であり、製品完成までにはある程度の時間を必要とするなかで、いかに短納期で水晶発振器をユーザに供給するかが重要であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に本発明に係わる請求項１に記載の発明は、上側に上側凹陥部を有し、下側に下側凹陥部を有する容器と、前記上側凹陥部内部に搭載され励振電極を有する圧電振動素子と、前記圧電振動素子以外の圧電発振器を構成する回路から成る発振回路部分と、前記上側凹陥部の開口部を封止する蓋とを備え、前記容器の下側に、第一の端子と、前記圧電振動素子の前記励振電極と導通する前記圧電振動素子単体としての電気的特性測定用の第二の端子とが形成され、前記発振回路部分は、前記下側凹陥部内部であって前記第二の端子を覆う位置に配置され、前記第一の端子と導通接続されていることを特徴としている。
本発明に係わる請求項２に記載の発明は、前記第一の端子および前記第二の端子は、前記下側凹陥部内部に形成されていることを特徴としている。
本発明に係わる請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の特徴に加え、前記第一の端子は、前記下側凹陥部内部に形成された棚状の段差の表面に形成されていることを特徴としている。
本発明に係わる請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに前記下側凹陥部を形成する容器側壁上面に実装端子を備えていることを特徴としている。
本発明に係わる請求項５に記載の発明は、上側に上側凹陥部を有し下側に下側凹陥部を有する容器の前記上側凹陥部内部に、励振電極を有する圧電振動素子を搭載し、前記容器の下側に形成された第二の端子と前記励振電極とを導通させる工程と、前記第二の端子を使って前記圧電振動素子の電気的特性を測定する工程と、前記圧電振動素子以外の圧電発振器を構成する回路から成る発振回路部分を構成する工程と、前記発振回路部分を前記容器の下側に形成された第一の端子に接続し、前記発振回路部分を前記下側凹陥部内部であって前記第二の端子を覆う位置に配置することを特徴としている。
【０００７】
【本発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に基づく水晶発振器の一実施例の構成図を示すものである。
同図（ａ）は上下に凹陥部を有する断面形状がＨ型のセラミック容器１の上部凹陥部２内に水晶振動素子３を搭載し、更に、金属製の蓋１０４により前記凹陥部の開口部を封止した状態を示す断面図である。
同図（ｂ）は前記セラミック容器１の下方（裏面）から観た構造図を示すものである。
同図（ｂ）に示す様に前記セラミック容器１の外周枠表面には発振器用の実装端子４が設けてある。
また、最底面から一段上方に位置する棚状の表面に設けた端子５は後述する電子部品搭載用セラミック基板と電気的に接続するものである。
更に、前記下側凹陥部内部の底面に形成されている端子６は前記上側凹陥部２内部に搭載された前記水晶振動素子３と電気的に接続されている。
同図ｃは主表面上に電子回路１０２を搭載したセラミックのプリント配線基板７の側面図であり、同図ｄは前記セラミック基板７を上側から観た図である。
前記発振回路１０２は前記セラミック基板７の表面上に設けた端子８と配線パターンを介し電気的に接続している。
同図（ｅ）は前記セラミック基板７の裏面の様子を示す外観図であり、その四隅にはランドパターン９が設けてある。
このように同図（ａ）に示すような水晶振動子としての機能部分と、同図（ｃ）に示すような電子回路１０２とを分離して構成し、更に、前記セラミック容器に前記端子６を設けることにより、該端子６を利用して水晶振動子単体としての電気的特性の測定が可能となると共に、前記水晶振動子としての機能部分の組み立て及び、調整作業と並行して前記電子回路１０をセラミック基板７に実装する作業をも行える。
図２（ｆ）は図１（ａ）に示すセラミック容器１の下部の凹陥部内に前記セラミック基板７を前記電子回路１０２が凹陥部内部に収納されるようはめ込み発振器を完成させた断面構成図であり、この時、前記セラミック容器１に設けた前記端子５と前記端子８とは半田又は導電性接着剤等の導電性物質により接続されている。
これにより前記水晶振動素子３と前記電子回路１０２とが電気的に接続され、発振器回路を構成する。
図２（ｇ）は同図（ｆ）を下方から観た図であり、前記セラミック容器１に設けた端子４と前記セラミック基板７に設けた端子９とが隣接するよう構成することにより、表面実装端子の面積を十分に確保することが可能となる。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように前記請求項１乃至請求項５に記載の発明は、水晶振動子として機能する部分と、その他の発振器回路部分とを分離して構成したことにより、前記圧電振動子部分と、その他の発振器回路部分とを並行して製造することが可能となり、短期間での製造が実現され受注生産による製品を迅速に供給することが可能となるという効果を奏する。
【０００９】
前記請求項１乃至請求項５に記載の発明の効果は上述の効果に加え、圧電振動素子が収納される凹陥部の外部に前記圧電振動素子と電気的に接続する端子を設けた構成とすることにより、圧電振動素子とした機能部分単体での電気的特性の正確な検査が可能となり、占有面積が小さい圧電発振器であっても圧電振動素子の品質の確保に伴い発振器の特性の安定性を確保することが可能となるという効果を奏する。また、特性不良な圧電振動素子のみの廃棄が可能である為、生産コストの減少に伴い発振器の低価格化が実現されるという効果も奏する。また、圧電振動素子に電子回路の配線パターンが接続されていない状態で圧電振動子としての電気的特性を測定することが可能である為、該電気的特性は配線パターン間に発生する浮遊容量の影響を受けることなく正確な結果として得られ、これにより発振器の特性の安定性の推測が確実に行えるという効果も奏する。
【００１０】
前記請求項１乃至請求項５に記載の発明の効果は上述の効果に加え、水晶振動子として機能する部分と、その他の発振器回路との部分とを分離して構成した後、両者を電気的に接続して圧電発振器を構成することにより、前記圧電振動子部分と、その他の発振器回路部分とを平衡した生産工程とすることが可能となり、生産性の向上に伴う発振器の低価格化か実現可能となるという効果を奏する。
【００１１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく水晶発振器の一実施例の構成図を示すものである。
（ａ）本発明に基づく水晶発振器の一実施例に用いるセラミック容器の断面構造図を示すものである。
（ｂ）（ａ）のセラミック容器の下面側構造図を示すものである。
（ｃ）本発明に基づく水晶発振器の一実施例に用いるセラミック基板の断面図を示すものである。
（ｄ）（ｃ）のセラミック基板の上面側構造図を示すものである。
（ｅ）（ｃ）のセラミック基板の下面側構造図を示すものである。
【図２】本発明に基づく水晶発振器の構成図を示すものである。
（ｆ）本発明に基づく水晶発振器の側面断面構造図を示すものである。
（ｇ）本発明に基づく水晶発振器の下部側構造図を示すものである。
【図３】従来の水晶発振器の側面断面構造図を示すものである。
【図４】従来の水晶発振器の側面断面構造図を示すものである。
【符号の説明】
１、１０１、２０１セラミック容器、２上部凹陥部、３、１０３水晶振動素子、４実装端子５、６、８端子、７セラミック基板、９ランドパターン、１０２電子回路、１０４金属蓋、２０２ポッティング剤、外周枠２０３、端子２０４

Claims (5)

1. 上側に上側凹陥部を有し、下側に下側凹陥部を有する容器と、
   前記上側凹陥部内部に搭載され励振電極を有する圧電振動素子と、
   前記圧電振動素子以外の圧電発振器を構成する回路から成る発振回路部分と、
   前記上側凹陥部の開口部を封止する蓋と
   を備え、
   前記容器の下側に、第一の端子と、前記圧電振動素子の前記励振電極と導通する前記圧電振動素子単体としての電気的特性測定用の第二の端子とが形成され、
   前記発振回路部分は、前記下側凹陥部内部であって前記第二の端子を覆う位置に配置され、前記第一の端子と導通接続されていることを特徴とする圧電発振器。
2. 請求項１に記載の圧電発振器であって、
   前記第一の端子および前記第二の端子は、前記下側凹陥部内部に形成されていることを特徴とする圧電発振器。
3. 請求項１又は２に記載の圧電発振器であって、
   前記第一の端子は、前記下側凹陥部内部に形成された棚状の段差の表面に形成されていることを特徴とする圧電発振器。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電発振器であって、
   前記下側凹陥部を形成する容器側壁上面に実装端子を備えていることを特徴とする圧電発振器。
5. 上側に上側凹陥部を有し下側に下側凹陥部を有する容器の前記上側凹陥部内部に、励振電極を有する圧電振動素子を搭載し、前記容器の下側に形成された第二の端子と前記励振電極とを導通させる工程と、
   前記第二の端子を使って前記圧電振動素子の電気的特性を測定する工程と、
   前記圧電振動素子以外の圧電発振器を構成する回路から成る発振回路部分を構成する工程と、
   前記発振回路部分を前記容器の下側に形成された第一の端子に接続し、前記発振回路部分を前記下側凹陥部内部であって前記第二の端子を覆う位置に配置する工程と
   を有することを特徴とする圧電振動素子の製造方法。

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