JP4529623B2

JP4529623B2 - 圧電発振器

Info

Publication number: JP4529623B2
Application number: JP2004285890A
Authority: JP
Inventors: 泰央丸山
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006101276A

Description

本発明は、圧電発振器に関し、特に温度補償型圧電発振器の制御用端子電極の配置とその大きさに関するものである。

近年、圧電発振器は周波数安定度、小型軽量、低価格等により通信機器や電子機器の多くの分野で用いられ、中でも圧電振動子の周波数温度特性を補償した温度補償型圧電発振器（ＴＣＸＯ）は、周波数安定度を必要とする携帯電話等に広く用いられている。しかし、最近携帯電話等の更なる小型化要求により、使用される圧電発振器の小型化が強く求められるようになった。

図４は一般的な温度補償型圧電発振器の構成を示すブロック図であって、圧電振動子Ｘ、発振回路Ｏｓｃ、可変容量ダイオードＤ、増幅回路Ａｍｐからなる電圧制御発振器ＶＣＸＯと、温度補償回路ＴＣとから構成される。周知のように電圧制御発振器ＶＣＸＯは可変容量ダイオードＤに印加される電圧変化により発振周波数が可変する発振器である。そして、温度補償回路ＴＣは周囲の温度変化に応じて出力電圧Ｖoutが変化するように回路が構成されている。
圧電振動子ＸとしてＡＴカット水晶振動子を用いて温度補償圧電発振器を構成する場合、ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性は温度に対して正の３次曲線を呈するので、温度補償回路ＴＣの出力電圧Ｖoutの温度特性は、ＡＴカット水晶振動子の周波数温度特性の逆特性である負の３次曲線となるように、回路の定数を設定する。

温度補償回路ＴＣは、最近ではＩＣ部品で構成される場合が一般的であり、このＩＣ部品に内蔵するメモリに温度補償回路ＴＣの温度−出力電圧Ｖout特性が負の３次曲線になるようにデータを書き込む必要がある。このデータを書き込む端子が側面電極（制御用端子）である。パーソナルコンピュータを用いてデータを書き込む手段は種々あるが、一例として３つの側面電極（制御用端子）Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を用いてデータを書き込む方法を、図５を用いて説明する。側面電極Ｔ３をデータ入力端子とし、側面電極Ｔ１のレベルがＨ、クロックが印加される側面電極Ｔ２のレベルがＨのときにのみ、側面電極Ｔ３のデータが書き込まれるように設定しておく。温度補償データを書き込んだ温度補償型圧電発振器を基板に実装した場合を考えると、側面電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の少なくともいずれか１つを接地しておけば、例えば側面電極Ｔ３に雑音が加わったとしてもＩＣ部品のメモリが書き換わることはない。

図６、７はそれぞれ特開２０００−７７９４３号公報に開示されている温度補償型圧電発振器の構造を示す断面図であって、図６は内部構造を、図７は側面の側面電極、パッド電極をそれぞれ示した図である。図６に示すようにパッケージ２０は４層のセラミック絶縁層２０ａ〜２０ｄと、その上の１層とからなり、第３層２０ｃと第４層２０ｄが形成するキャビティ２１にＩＣ部品２２および電子部品２３が、第一層２０ａに水晶振動素子Ｘが接着、固定されている。パッド電極２４と各層の電極とは層間に形成された導体２５により導通が図られ、この導体２５により水晶振動素子ＸとＩＣ部品とは接続され、上層部に金属性の蓋２６が抵抗溶接等で溶接され気密封止される構造となっている。

図７はパッド電極２４、側面電極（制御用端子）２７の配置とその大きさを示す側面図であり、特に側面電極（制御用端子）２７は側面で上下面より離間した領域に設けられると記述されている。また、図８（ａ）、（ｂ）はパッケージ２０の角部を拡大した図であって、同図（ａ）は底部から見た図で、パッド電極２４と導通するキャスタレーション２８を示し、同図（ｂ）は基板に実装した際の基板の配線パターン２９とキャスタレーション２８との半田付け３０の様子を示す図である。
特開２０００−７７９４３号公報

しかしながら、温度補償型圧電発振器の寸法は３．２×２．５×１．０ｍｍが主流となりつつあるが、携帯電話等のさらなる小型化に伴い、これに用いる温度補償型圧電発振器の小型化、薄型化への要求は益々強くなってきている。次期携帯電話では２．５×２．０×１．０ｍｍ、あるいは２．０×１．６×０．８ｍｍといった小型化が望まれている。このような要求に図６、７で説明した従来の手法で対応すると、パッド電極、側面電極ともに接近し、それぞれの端子電極の面積を小さくせざるを得ず、データ入力のためのパーソナルコンピュータとの接続に問題が生じる。

本発明はＩＣ部品と、圧電振動子と、前記ＩＣ部品と前記圧電振動子とを収容するパッケージとからなる圧電発振器に於いて、前記パッケージはその底面の外形が略矩形状であって、前記ＩＣ部品へのデータ書き込み用の端子を前記パッケージの側面の隅に設けた構成と、前記パッケージの底面の隅に実装用のパッド電極を前記データ書き込み用の端子に近接するように設けた構成とを備え、前記データ書き込み用の端子が実装用の端子として機能するものであり、前記データ書き込み用の端子と前記実装用のパッドを基板の配線パターンに半田付けしたときに、前記パッケージの側面において前記データ書き込み用の端子と前記配線パターンとの間にフィレットが形成されるものであることを特徴とする。

本発明の温度補償型圧電発振器は、パッド電極と近接して側面電極を形成するため、側面電極の面積を大きくできるので、温度補償用のデータを書き込む際に側面電極との接触が容易になり、また実装する基板との固定には側面電極も寄与するので半田付けが強固になるという利点がある。

図１は本発明に係る表面実装型電子デバイスの実施の形態を示す概略図であって、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は底面図である。第１の実施例は、底面の四隅近傍に表面実装用のパッド電極２を有する平面形状が矩形のパッケージ１を用いた表面実装型電子デバイスであり、パッケージ１の側面であってパッド電極２の近傍に側面電極３を備えた表面実装型電子デバイスを構成する。
また、この表面実装型電子デバイスを例えば、表面実装型圧電発振器として用いる場合、パッケージ１の側面であってパッド電極２の近傍にデータを書き込む為の端子として機能する側面電極３を備えた表面実装型圧電発振器を構成する。
このように、パッド電極２の近傍に側面電極３を設けることにより、側面電極３の面積を従来の方法より大きくすることができ、側面電極３に端子を接触させる場合に容易になる。

表面実装型圧電発振器の側面電極３が、前記パッケージ１の角部毎に該角部を構成する２つの側面の双方に配置されるように構成する。そして、側面電極３は、パッケージ１内に内蔵された温度補償回路へ温度補償データを書き込む為の端子として機能するように構成すれば、表面実装型圧電発振器を温度補償型圧電発振器として機能させることができる。このように、パッケージ１の角部毎に側面電極３を設け、データ書き込み用端子とすることにより、側面電極３に端子を接触させる際に自由度が多くなり容易となる。
一方、８つの側面電極のうち３つをデータ書き込み用端子として、他を空き端子とする等、側面電極の機能は適宜設定することができる。

また、パッケージ１を表面実装する際に、図２に示すようにパッド電極２が基板の配線パターン４に半田付けされると同時に、側面電極３にも半田５が這い上がってフィレット形状を呈する程度に、側面電極３とパッド電極２とを近接するように構成すれば、表面実装型圧電発振器を基板に強固に固定することができる。

本発明の特徴はパッケージ１の大きさに対して側面電極３の面積を大きくし、温度補償データを書き込むためパーソナルコンピュータの出力端子との接触を容易にしているところである。パッケージ１の寸法に対して側面電極３の面積を大きくしたため、側面電極３とパッド電極２との間隔は狭くなるが、実装前の部品単体の状態ではパッド電極２と側面電極３とが導通することはない。
一方、基板に実装した場合にはパッド電極２と側面電極３とが近接しているため、半田付け工程でパッド電極２と側面電極３とが導通することが期待できるので、３つの制御用端子３が同時にＨレベルにならず、前に説明した理由によりＩＣ部品のメモリが書き換えられることはない。

例えば、図３に示すように電源電極Ｖｃｃ、出力電極ＯＵＴ、接地電極Ｇのパッド電極を配置し、側面電極Ｔ１を接地電極Ｇに近接させ、側面電極Ｔ２を電源電極Ｖｃｃに近接させ、側面電極Ｔ３を接地電極Ｇに近接させて配設すれば、側面電極Ｔ１、Ｔ３のいずれかが、実装工程で接地電極Ｇに短絡してＩＣ部品のメモリの書き換えを確実に防止できるのである。仮に短絡したとしても、Ｔ１、Ｔ３は「不定」状態となり、Ｈレベルにならないので、実装後にメモリが書き換わる心配はない。
利点としては側面電極３も温度補償型圧電発振器の半田固定の役割も果たすために、より強固に固定されるという利点がある。

本発明に係る温度補償型圧電発振器の構造を示した概略構成図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は底面図ある。パッケージを実装した際の角部の拡大図であるパッド電極及び側面電極の配置の一例である。温度補償型圧電発振器を説明するためのブロック図である。温度補償データを側面電極（制御用端子）を介して書き込むための、側面電極（制御用端子）のレベル条件の一例である。従来の温度補償型圧電発振器の構造を示す断面図である。従来の温度補償型圧電発振器の構造を示す側面図である。（ａ）、（ｂ）はパッケージの角部を拡大した図で、（ａ）は底部図、（ｂ）は基板に実装した際の図である。

符号の説明

１パッケージ
２パッド電極
３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３側面電極
４配線パターン
５半田

Claims

ＩＣ部品と、圧電振動子と、前記ＩＣ部品と前記圧電振動子とを収容するパッケージとからなる圧電発振器に於いて、
前記パッケージはその底面の外形が略矩形状であって、前記ＩＣ部品へのデータ書き込み用の端子を前記パッケージの側面の隅に設けた構成と、前記パッケージの底面の隅に実装用のパッド電極を前記データ書き込み用の端子に近接するように設けた構成とを備え、
前記データ書き込み用の端子が実装用の端子として機能するものであり、
前記実装用のパッド電極と前記データ書き込み用の端子とを基板の配線パターンに半田付けしたときに、前記パッケージの側面において前記データ書き込み用の端子と前記配線パターンとの間にフィレットが形成されるものであることを特徴とする圧電発振器。