JP4347114B2 - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

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、特にイオンビームによって振動周波数を調整し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型の電子機器に、周波数及び時間の基準源として有用される。このようなものの一つに、水晶振動子の振動周波数をイオンビームによって調整した本出願人による表面実装発振器がある（特許文献１）。

（従来技術の一例）第２図及び第３図は一従来例を説明する図で、第２図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図、第３図（ａ）は発振回路図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。

表面実装発振器は容器本体１に収容されたＩＣチップ２、水晶片３及び図示しないカバーからなる。容器本体１は積層セラミックからなり、凹状として内壁段部を有する「第２図（ａ）」。ＩＣチップ２は水晶振動子（水晶片３）を除く発振回路を集積化してなる。発振回路はＣ-ＭＯＳからなるインバータ増幅素子とした発振用増幅器４、分割コンデンサＣ1、Ｃ2及び帰還抵抗５からなる「第３図（ａ）」。

ＩＣチップ２の外表面には、発振用増幅器４の入出力間に接続する水晶振動子（水晶片３）の入力側及び出力側の水晶端子６（Ｘin、Ｘout）を含めた電源、出力等の各ＩＣ端子６を有する「第３図（ｂ）」。そして、バンプ７を用いた超音波熱圧着によって容器本体１の内底面に固着される。

水晶片３は上下面（両主面）に励振電極８（ａｂ）を有し、例えば一端部両側に引出電極９（ａｂ）を延出する「第２図（ｂ）」。そして、容器本体１の内壁段部に一端部両側を例えば導電性接着剤１０によって固着して保持され、ＩＣチップ２を水晶片３の下面側に配置する。

そして、水晶片３の上面側の励振電極８ａにイオンビーム（図中の矢印Ｐ）を照射して振動周波数を調整する。振動周波数は容器本体１の外表面の図示しない水晶接続端子によって計測される。この場合、発振器用増幅器４の出力側の水晶端子６（Ｘout）と水晶片３の上面側の励振電極８ａとを電気的に接続する。これにより、上面側の励振電極８ａに照射されるイオンビームの電荷がアース電位に流入して蓄電されず、発振を安定にする。

例えば上面側の励振電極８ａを入力側の水晶端子６（Ｘin）に接続すると、電荷が蓄電されて発振用増幅器（インバータ増幅素子）４の動作点が変動し、発振が停止する。また、通常では、水晶片３上に励振電極より開口部が同等以下の図示しないマスクを設け、金属カスが例えば水晶片３の表面に付着することを防止する。
特開２２０１−２４４７４４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水晶振動子の振動周波数を調整する際のマスクに起因して次の問題があった。すなわち、前述のようにマスクの開口部は上面側の励振電極８ａより小さく設定されるので、イオンビームによる調整によって励振電極８ａの中央部領域部が切削される。このため、外周部との間に段差を生じて励振電極８ａの厚みを不均一し、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）を増加させる等の振動特性を悪化させる問題があった。

このことから、マスクの開口部を上面側の励振電極８ａより大きくして全面的にイオンビームを照射する。そして、励振電極８ａの厚みを均一にすることが行われた。但し、水晶片３に付着した金属カスは洗浄工程によって除去される。しかし、この場合には、マスクの機械的な精度上の問題等から開口部が水晶片３よりも大きくなったりして、イオンビームが容器本体１の内底面に飛散する。

一方、容器本体１の内底面には、第４図に示したようにＩＣチップの各ＩＣ端子６に対応したＩＣ受端子１１を有してそれぞれ導電路１２が延出する。各ＩＣ受端子１１は通常では水晶片３によって遮蔽される。

そして、例えば下面側の励振電極８ｂと水晶受端子１１（Ｘin）とを接続する導電路１２が水晶片３の幅外に延出して露出した場合には、イオンビームが導電路１２に照射される。したがって、この場合には、発振用増幅器４の入力側の電位が変動して前述同様に発振が停止する問題があった。

（発明の目的）
本発明は水晶振動子の振動特性を良好に維持して発振を確実にした表面実装発振器を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、容器本体の内底面に固着されて少なくとも発振用増幅器を集積化し、前記発振用増幅器の入出力間に接続する入力側及び出力側の水晶端子を外表面に有するＩＣチップと、 前記入力側及び出力側の水晶端子と電気的に接続する下面側及び上面側の励振電極を有して少なくとも一端部が前記容器本体の内壁段部に保持されて、前記ＩＣチップを下面側に配置した水晶片とを備え、前記入力側の水晶端子と電気的に接続する上面側の励振電極にイオンビームを照射して振動周波数を調整してなる表面実装用の水晶発振器において、前記発振用増幅器の入力側の水晶端子と電気的に接続する前記容器本体の内底面に設けられた水晶受端子と前記下面側の励振電極とを接続する前記内底面の表面上に露出した導電路は前記水晶片の下面側に形成されて遮蔽された構成とする。

このような構成によって、イオンビームは入力側の水晶端子と電気的に接続する水晶受端子の導電路には照射されないので、発振用増幅器の入力側の電位が変動することはない。したがって、マスクの開口部を大きくして上面側の励振電極の全面にイオンビームを照射して厚みを均一にして振動特性を良好に維持した上で、発振を確実にする。

本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記導電路は水晶片の下面側となる前記容器本体の内底面上に形成されて遮蔽される。これにより、容器本体の内底面に形成する回路パターン（導電路）を変更するのみで、請求項１の発明を容易に実施できる。

第１図は本発明の一実施例を説明する表面実装発振器の特に容器本体の内底面の図である。なお、前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、凹状とした容器本体１の内底面にＩＣチップ２を固着し、上下面側の励振電極８（ａｂ）を有する水晶片３を内壁段部に保持してなる。ＩＣチップ２は少なくとも発振用増幅器４を集積化し、入力側及び出力側の水晶端子６（Ｘin、Ｘout）等の各ＩＣ端子６を外表面に有する。

この場合でも、上面側の励振電極８ａは発振用増幅器の出力側の水晶端子６（Ｘout）と電気的に接続し、下面側の励振電極８ｂは入力側の水晶端子６（Ｘin）と接続する。そして、上面側の励振電極８ａにイオンビームを照射して振動周波数を調整する。

そして、ここでは、容器本体１の内底面に形成され、入力側の水晶端子６（Ｘin）（下面側の励振電極８ｂ）と接続する水晶受端子１１（Ｘin）の導電路１２は、例えば水晶片３の保持される内壁段部側に延出して水晶片３の下面側となる内部領域内に配置される。そして、出力側の水晶端子６（Ｘout）（上面側の励振電極８ｂ）と接続する水晶受端子１１（Ｘout）は水晶片３の幅外となる外部領域に延出して露出する。

このような構成であれば、励振電極８ａよりもマスクの開口部を大きくして振動周波数を調整しても、入力側の水晶端子６（Ｘin）と接続する水晶受端子１１（Ｘin）の導電路１２には、イオンビームが水晶片３によって遮蔽され、照射されない。したがって、発振用増幅器４の入力側の電位は変動しないので、動作点を一定にして発振を確実にする。

また、マスクの開口部を大きくして上面側の励振電極８ａに照射するので、全面的に厚みを均一にして例えばＣＩを小さくして振動特性を良好にする。なお、出力側の水晶端子６（Ｘout）（上面側の励振電極８ａ）と接続する水晶受端子１１（Ｘout）の導電路１２にはイオンビームが照射されるが、アース電位に流入するので電位の変動はない。

（他の事項）上記実施例では水晶受端子１１と接続する導電路１２は容器本体１の内底面に形成（配線）したが、例えば容器本体１に底壁を積層構造としてビアホール（電極貫通孔）によって積層面に形成し、水晶片３の外部領域に露出しないで配線してもよい。要するに、水晶受端子１１と接続する導電路１２がイオンビームの照射を避けられる配線であればよい。

本発明の一実施例を説明する表面実装発振器の特に容器本体のない底面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は発振回路図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。 従来例を説明する容器本体の内底面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ 発振用増幅器、５ 帰還抵抗、６ ＩＣ端子、６（Ｘin、Ｘout） 水晶端子、７ バンプ、８ 励振電極、９ 引出電極、１０ 導電性接着剤、１１ ＩＣ受端子、１１（Ｘin、Ｘout） 水晶受端子、１２ 導電路。

Claims (1)

1. 容器本体の内底面に固着されて少なくとも発振用増幅器を集積化し、前記発振用増幅器
   の入出力間に接続する入力側及び出力側の水晶端子を外表面に有するＩＣチップと、
   前記入力側及び出力側の水晶端子と電気的に接続する下面側及び上面側の励振電極を有
   して少なくとも一端部が前記容器本体の内壁段部に保持されて、前記ＩＣチップを下面側
   に配置した水晶片とを備え、
   前記入力側の水晶端子と電気的に接続する上面側の励振電極にイオンビームを照射して
   振動周波数を調整してなる表面実装用の水晶発振器において、
   前記発振用増幅器の入力側の水晶端子と電気的に接続する前記容器本体の内底面に設け
   られた水晶受端子と前記下面側の励振電極とを接続する前記内底面の表面上に露出した導電路は前記水晶片の下面側に形成されて遮蔽されたことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。

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