JP4629723B2 - 表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

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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発振周波数を調整する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や時間の基準源として内蔵される。このようなものの一つに、イオンビームの照射によって発振周波数を調整した表面実装発振器がある。
（従来技術の一例）
第３図及び第４図は一従来例を説明する図で、第３図（ａ）は表面実装発振器の断面図、同図（ｂ）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図、第４図は簡略的な発振回路図である。
表面実装発振器は、ＩＣチップ１と水晶片２とを容器本体３に収容し、金属カバー４を被せて密閉封入する。ＩＣチップ１は少なくも発振用増幅素子５例えばＣ−ＭＯＳからなるインバータ素子を集積化し、ここでは所謂コルピッツ型とする分割コンデンサＣ（ａｂ）を有する発振回路を形成する。
そして、ＩＣチップ１の回路機能面（一主面）にはＩＣ端子６が例えば一主面の両側に沿って形成される。ＩＣ端子６は一対の水晶端子６（ｘｙ）、さらには例えば電源、出力、アース及びスタンバイ端子からなり、このうちの水晶端子６（ｘｙ）は一端部両側に設けられる。
水晶片２は一対の励振電極７（ｘｙ）を両主面に有し、例えば外周部となる一端部両側に引出電極８（ｘｙ）を延出する。引出電極８（ｘｙ）は例えば一主面の引出電極８ｘを右側（図の下側）とする。なお、引出電極８（ｘｙ）は通常では反対面に折り返して形成されるが、ここでは便宜的に折返し部は示されていない。
この場合、引出電極８（ｘｙ）は長さ方向の中心線に対して回転対称とし、水晶片２の表裏を反転しても、引出電極８ｘが常に右側に位置する。そして、発振用増幅素子５の入出力端間に水晶振動子３Ａ（水晶片２）の励振電極７（ｘｙ）「引出電極８（ｘｙ）」が電気的に接続する。なお、第４図中の鎖線枠外がＩＣチップ１であり、符号Ｒは帰還抵抗である。
容器本体３は積層セラミックからなり、第１と第２の内壁段部９（ａｂ）を有して凹状とする。第１内壁段部９ａは長さ方向の両側に沿って形成され、第２内壁段部９ｂは長さ方向の両端側に形成される。そして、第１内壁段部９ａは第２内壁段部９ｂよりも高さが低い。なお、第２内壁段部９ｂの一端部は、図示しないものの一般には中央から分割されて形成される。
そして、容器本体３の内底面にＩＣチップ１の他主面を固着し、回路機能面のＩＣ端子６は長辺方向に沿った第１内壁段部９ａの回路端子１０にワイヤーボンディングによる金線等の導線１２によって接続する。この場合、ＩＣチップ１における一端部両側の水晶端子６（ｘｙ）は、容器本体３の長さ方向の一端側として、回路端子１０（ｘｙ）と接続する。
ＩＣ端子６のうちの電源、出力、アース及びスタンバイ端子に接続した回路端子１０は、外底面の実装端子１４に積層面を経てスルーホール等によって電気的に接続する。容器本体３の一端部となる第２内壁段部９ｂには一対の水晶保持端子１１（ｘｙ）を有し、水晶片２の引出電極８（ｘｙ）の延出した一端部両側が導電性接着剤１３によって固着する。一対の水晶保持端子１１（ｘｙ）はスルーホール１５等を経て第１内壁段部９ａの回路端子１０（ｘｙ）に延出する。
このようなものでは、容器本体３の開口端面側として水晶片２の上面側となる一方の励振電極７ｘは発振用増幅素子５の出力端に電気的に接続する。そして、上面側の励振電極７ｘには図示しないイオンガンからイオンビームが照射され、励振電極７ｘの質量を減じて発振周波数を調整する。なお、励振電極７ｘの質量が減じられることによって発振周波数は高くなる。
この場合、イオンビームの照射される上面側の励振電極７ｘは発振用増幅素子５の出力側なので、イオンビームの照射によって生じる電荷はアースに流入し、発振動作に影響を与えない。これに対し、イオンビームの照射される上面側の励振電極７ｘを発振用増幅素子５の入力側とすると、入力側に電荷が蓄積されて電圧が上昇し、動作点を変動させて発振停止等を生じる（特許文献１参照）。
特許第３６２８９３１号
（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、各メーカの設計に基づいたＩＣチップ１によって、ＩＣ端子６の配置が異なる。この場合、発振用増幅素子５の入出力端に接続する一端部両側の水晶端子６（ｘｙ）は、必ずしも一様ではなく、例えば一端部両側の右側（図の下側）となる水晶端子６ｘが出力側になることも入力側になることもある。
この場合、例えば一端部両側の右側となる一方の水晶端子６ｘが発振器用増幅素子５の出力側とすると、前述したように水晶片２における一主面の引出電極８ｘが右側であれば、一主面（同主面）の励振電極７ｘが上面側（容器本体３の開口端面側）となる。したがって、周波数調整時のイオンビームは、出力側となる上面側の励振電極７ｘに照射されるので、発振動作に支障を来すことはない。
しかし、ＩＣチップ１における一端部両側の右側とした一方の水晶端子６ｘが発振器用増幅素子５の入力側とすると、水晶片２における上面側の励振電極７ｘも発振用増幅素子５の入力側となる。したがって、周波数調整時のイオンビームは入力側となる上面側の励振電極７ｘに照射されるので、発振動作に障害を生じる。
このことから、発振器用増幅素子５の入力側となる水晶端子６ｘが右側の場合は、第５図（ａｂ）に示したように、一主面の励振電極７ｘから延出した引出電極８ｘを一主面の右側「同図（ａ）」から左側「同図（ｂ）」に変更する。なお、第５図（ａ）は前第３図（ｃ）と同一である。
これにより、他主面の励振電極７ｙから延出した右側の引出電極８ｙが発振用増幅素子５の入力側に接続し、上面側の励振電極７ｘから延出した左側の引出電極８ｘが出力側に接続する。したがって、イオンビームは出力側に接続した上面側の励振電極７ｘに照射されて発振動作を正常にする。
しかし、この場合には、一主面の励振電極７ｘから、引出電極８ｘが一端部両側の右側又は左側とした２種類の水晶片２を準備して在庫する必要がある。したがって、手間も掛かり、生産性を低下する問題があった。
（発明の目的）
本発明は、ＩＣチップのＩＣ端子（水晶端子）の位置に拘わらず、水晶片の上面側となる一方の励振電極が発振用増幅素子の出力側になる生産性に富んだ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、少なくとも発振用増幅素子を集積化してなるＩＣチップと、一対の励振電極を両主面に有して引出電極が一端部両側に延出した水晶片とを凹部を有する容器本体に収容するとともに、前記引出電極の延出した水晶片の一端部両側は導電性接着剤によって前記容器本体に形成された一対の水晶保持端子と接続し、前記発振用増幅素子の入力端及び出力端であって、水晶端子である入力水晶端子及び出力水晶端子がＩＣ端子中の一端部両側に設けられ、前記入力水晶端子及び前記出力水晶端子と前記励振電極とはワイヤーボンディングを経て電気的に接続し、前記出力水晶端子に電気的に接続した前記励振電極中の一方の励振電極は前記容器本体の開口端面側に位置し、前記一方の励振電極にイオンビームを照射して発振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、前記容器本体における前記凹部には、前記入力水晶端子に隣接して第１及び第２の回路端子が形成され、前記出力水晶端子に隣接して第３及び第４の回路端子が形成されて、前記一対の水晶保持端子の一方は前記第１の回路端子及び第３の回路端子と電気的に接続し、前記一対の水晶保持端子の他方は前記第２の回路端子及び第４の回路端子と電気的に接続し、前記入力水晶端子は前記第１の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続し、前記出力水晶端子は前記第４の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続する配線方式、又は、前記入力水晶端子は前記第２の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続し、前記出力水晶端子は前記第３の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続する配線方式のいずれか一方の配線方式が採用された構成とする。
このような構成であれば、一対の励振電極（上下面電極）の一方は第１の回路端子及び第３の回路端子に接続し、一対の励振電極（上下面電極）の他方は第２の回路端子及び第４の回路端子に接続する。
そして、入力水晶端子及び出力水晶端子と第１ないし第４回路端子とは、前記のいずれか一方の配線方式を採用する。
これにより、ＩＣ端子中における一端部両側の水晶端子が発振用増幅素子の入力端及び出力端のいずれに接続していたとしても、容器本体の開口端面側となる一方の励振電極（上面電極）を発振用増幅素子の出力端に接続できる。
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記容器本体は一端部に内壁段部を有し、前記ＩＣチップは容器本体の内底面に固着し、前記励振電極から引出電極の延出した水晶片の一端部両側は前記内壁段部に固着する。これにより、請求項１での容器本体に対するＩＣチップと水晶片との位置関係を明確にする。
第１図及び第２図は本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第１図（ａｂ）はカバーを除く平面図、第２図は簡略的な発振回路の図である。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３の内底面にＩＣチップ１を固着してワイヤーボンディングの導線１２によって、長辺方向に沿った両側の第１内壁段部９ａの回路端子１０とＩＣ端子６とを電気的に接続する。励振電極７（ｘｙ）から引出電極８（ｘｙ）の延出した水晶片２の一端部両側は、容器本体３の一端側となる第２内壁段部９ｂの水晶保持端子１１（ｘｙ）に導電性接着剤１３によって固着される。
そして、水晶片２の一端部両側が固着される水晶保持端子１１（ｘｙ）は、それぞれがスルーホール１５等によって、長辺方向の両側となる第１内壁段部９ａの表面上に設けた一端部寄りの回路端子１０（ｘｙ）と電気的に接続する。この実施形態では、回路端子１０は両側の第１内壁段部９ａの表面上に２個ずつ「１０（ｘ1、ｙ１）、１０（ｘ2、ｙ2）」が設けられて、各水晶保持端子１１（ｘｙ）と電気的に接続する。
すなわち、例えば右側（図の下側）の水晶保持端子１１ｘは、右側の第１内壁段部９ａの回路端子１０ｘ1、及び左側の第１内壁段部９ａの回路端子１０ｘ2に接続する。また、左側（図の上側）の水晶保持端子１１ｙは、右側の第１内壁段部９ａの回路端子１０ｙ1、及び左側の第１内壁段部９ａの回路端子１０ｙ2に接続する。
このようなものでは、水晶片２の一主面における励振電極７ｘから延出した引出電極８ｘが前述したように例えば右側にあるとして説明すると次になる。すなわち、ＩＣチップ１の一端部両側の水晶端子６（ｘｙ）の右側が発振用増幅器５の出力端となる場合は、水晶端子６ｘはワイヤーボンディングによる導線１２によって、右側の水晶保持端子１１ｘから延出した第１内壁段部９ａの右側となる回路端子１０ｘ1に接続する。
そして、ＩＣチップ１の左側の水晶端子６ｙはワイヤーボンディングによる導線１２によって、第１内壁段部９ａの左側の回路端子１０ｙ2に接続する。これにより、ＩＣチップ１（発振用増幅器５）の出力端となる水晶端子６ｘと接続した水晶片２の右側の引出電極８ｘ及び励振電極７ｘは上面側となって、即ち容器本体３の開口端面側上となる。
また、ＩＣチップ１の一端部両側の水晶端子６（ｘｙ）の右側が前述とは逆に発振用増幅器５の入力端となる場合は、水晶端子６ｘはワイヤーボンディングによる導線１２によって、左側の水晶保持端子１１ｙから延出した第１内壁段部９ａの左側となる回路端子１０ｙ１に接続する。
そして、ＩＣチップ１の左側の水晶端子６ｙはワイヤーボンディングによる導線１２によって、第１内壁段部９ａの右側の回路端子１０ｘ２に接続する。この場合でも、ＩＣチップ１の左側の水晶端子６ｙが出力端となるので、水晶片２の右側の引出電極８ｘが出力側の水晶端子６ｙと接続する。したがって、引出電極８ｘと同一主面の励振電極７ｘが上面側（容器本体３の開口端面側）となる。
これらのことから、ＩＣ端子６のうちの一端部両側とした水晶端子６（ｘｙ）の位置が左右のいずれであっても、回路端子１０（ｘ1、ｙ1）又は１０（ｘ2、ｙ2）を選択してワイヤーボンディングすることによって、上面側の励振電極７ｘを発振用増幅器５の出力側にできる。
したがって、一主面の励振電極７ｘから引出電極８（ｘｙ）が一端部両側即ち右側又は左側に延出した２種類の水晶片２を準備する必要もなく、手間も省けて生産性を向上できる。なお、水晶片２の一主面における励振電極７ｘから延出した引出電極８ｘが右側にあった場合でも、同様に適用できる。
本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の図で、第１図（ａｂ）ともにカバーを除く平面図である。 本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の簡略的な発振回路の図である。 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）はカバーを除く平面図、同図（ｃ）は水晶片の平面図である。 従来例を説明する表面実装発振器の簡略的な発振回路図である。 同図（ａｂ）ともに従来例を説明する水晶片の平面図である。
１ ＩＣチップ、２ 水晶片、３ 容器本体、４ 金属カバー、５ 発振用増幅器、６ 回路端子、７ 励振電極、８ 引出電極、９ 内壁段部、１０ 回路端子、１１ 水晶保持端子、１２ 導線、１３ 導電性接着剤、１４ 実装端子、１５ スルーホール。

Claims (2)

  1. 少なくとも発振用増幅素子を集積化してなるＩＣチップと、一対の励振電極を両主面に有して引出電極が一端部両側に延出した水晶片とを凹部を有する容器本体に収容するとともに、前記引出電極の延出した水晶片の一端部両側は導電性接着剤によって前記容器本体に形成された一対の水晶保持端子と接続し、
    前記発振用増幅素子の入力端及び出力端であって、水晶端子である入力水晶端子及び出力水晶端子がＩＣ端子中の一端部両側に設けられ、前記入力水晶端子及び前記出力水晶端子と前記励振電極とはワイヤーボンディングを経て電気的に接続し、
    前記出力水晶端子に電気的に接続した前記励振電極中の一方の励振電極は前記容器本体の開口端面側に位置し、前記一方の励振電極にイオンビームを照射して発振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、
    前記容器本体における前記凹部には、前記入力水晶端子に隣接して第１及び第２の回路端子が形成され、前記出力水晶端子に隣接して第３及び第４の回路端子が形成されて、
    前記一対の水晶保持端子の一方は前記第１の回路端子及び第３の回路端子と電気的に接続し、前記一対の水晶保持端子の他方は前記第２の回路端子及び第４の回路端子と電気的に接続し、
    前記入力水晶端子は前記第１の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続し、前記出力水晶端子は前記第４の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続する配線方式、又は、前記入力水晶端子は前記第２の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続し、前記出力水晶端子は前記第３の回路端子に前記ワイヤーボンディングによって接続する配線方式のいずれか一方の配線方式が採用されたことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
  2. 請求項１において、前記容器本体は一端部に分割された内壁段部を有し、前記ＩＣチップは容器本体の内底面に固着し、前記引出電極の延出した水晶片の一端部両側は前記内壁段部に固着した表面実装用の水晶発振器。
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