JP4799984B2 - 表面実装用の温度補償水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明は表面実装用の温度補償水晶発振器（以下、温度補償発振器とする）を技術分野とし、特にデータ書込端子及び水晶検査端子を有する温度補償発振器に関する。

表面実装用の温度補償発振器は小型・軽量で温度変化に対する周波数安定度が高いことから、特に携帯電話等を含めた携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として適用される。近年では、一層の小型化が進行し、温度補償発振器においても更なる小型化が求められている。

（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する表面実装用とした温度補償発振器の図で、同図（ａ）は両主面（上下）の凹部を断面とした正面図、同図（ｂ）は中央層の底面図である。

温度補償発振器は、容器本体１、ＩＣチップ６及び水晶片８からなる。容器本体１は中央層１ａ及び上下枠壁１（ｂｃ）を有する積層セラミックからなり、両主面に凹部を有する断面Ｈ構造とし、平面視長方形とする。そして、温度補償データを書き込むデータ書込端子２を側面に有する。データ書込端子２は４個（ａｂｃｄ）とし、長辺側の各側面にそれぞれ２個ずつ設けられる。そして、一方の凹部を形成する下側壁の４角部先端面には実装電極３を有する。実装電極３は電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子からなる。

容器本体１の一方の凹部底面には長さ方向に沿う両側（即ち短辺方向の両側）に回路端子４を有する。回路端子４は各実装電極３に対応して４隅部に配置された電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子と、長さ方向に沿った両辺の角隅間に配置された２個ずつの書込回路端子４（ａｂｃｄ）と１個ずつの水晶回路端子４（ｘ1、ｘ2）とからなる。

これらの回路端子４のうちの電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子は、各角隅部間の直線的な導電路５によって各実装電極３と電気的に接続する。また、各辺２個ずつの書込回路端子４（ａｂｃｄ）は各辺間の直線的な導電路５によってデータ書込端子２（ａｂｃｄ）に接続する。そして、一方の凹部底面の中央領域には水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2が設けられ、水晶回路端子４（Ｘ1、Ｘ2）と各辺間の直線的な導電路５によって接続する。

ＩＣチップ６は長方形として、回路機能面における長さ方向に沿う両側にＩＣ端子７を有する。ＩＣ端子７は一方の凹部底面の回路端子４に対応して形成され、４隅部に配置された電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子と、長さ方向に沿った両辺の角隅間の２個ずつの書込ＩＣ端子７（ａｂｃｄ）と１個ずつの水晶ＩＣ端子７（Ｘ1、Ｘ2）とからなる「第４図（ａ）参照」。そして、一方の凹部底面の回路端子４にフリップチップボンディングによって例えばバンプ８を用いた超音波熱圧着によって固着される。

水晶片８は両主面に励振電極９（ａｂ）を有し、一端部両側に引出電極１０（ａｂ）を延出する「第４図（ｂ）参照」。そして、引出電極１０（ａｂ）の延出した一端部両側が他方の凹部底面に設けられた図示しない水晶保持端子に接続する。水晶保持端子はＩＣチップ６の水晶ＩＣ端子と図示しない導電路によって電気的に接続する。そして、他方の凹部の開口面にはシーム溶接等による金属カバー１１が接合して、水晶片８を密閉封入する。

このようなものでは、先ず、他方の凹部に水晶片８を密閉封入して水晶振動子を形成した後、他方の凹部底面の水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2を用いて振動特性例えばクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を測定する。そして、規格外のものは不良として廃棄し、良品としたものの他方の凹部底面にＩＣチップ６を固着し、側面に設けたデータ書込端子２（ａｂｃｄ）から温度補償データをＩＣチップ６に書き込む。通常では、他方の凹部底面にはＩＣチップ６を保護するアンダーフィルとしての図示しない樹脂が注入される。
特開２００５−６５１４０号公報 特開２００３−２０４２２１号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、一方の凹部底面に設けた水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2はＩＣチップ６に覆われ、特にアンダーフィルを設けた製品後は、水晶振動子単独での振動特性を測定できない問題があった。この場合、例えば製品出荷後に発振不良等を引き起こす事故があったとすると、水晶振動子の解析ができないことから、発振不良の真因究明を困難にする。

また、温度補償発振器が小型例えば平面外形が3.2×2.5ｍｍ以下になるほど、容器本体１の凹部底面も小さくなり、充分な大きさの水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2を形成することが困難になる。水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2は測定器からのプローブとの関係等から例えば0.6×0.6ｍｍ以上を必要とするが、この場合にはこれ以下になって確実な測定を困難にする。

このことから、例えばＩＣチップ６と水晶片８とを図示しない一主面にのみ設けた凹部に収容した温度補償発振器で周知されるように、容器本体の側面に水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2を配置することが考えられた。すなわち、水晶片８の固着される水晶保持端子から、側面に設けた水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2を経て水晶回路端子（ｘ1、ｘ2）に接続する。この場合、小型化が進行するほど、側面面積も小さくなるので、４個のデータ書込端子は長辺側の各側面に２個ずつとし、新たな水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2は例えば短辺側の各側面に形成する（第５図参照）。

しかし、この場合には、前述したＩＣチップ６におけるＩＣ端子７の配置であると、各辺における両隅部間の水晶回路端子４（ｘ1、ｘ2）から、短辺側の各側面に設けた水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2までの導電路５が長くなる。このため、線間容量や浮遊容量等を増加させるなどして例えば発振周波数の設計値からの変化を大きくして設計を複雑にする問題があった。

（発明の目的）
本発明は発振周波数の設計値からの変化を小さくして、設計を容易にした表面実装用の温度補償発振器を提供することを目的とする。

（発明の着目点）
本発明はＩＣチップの書込ＩＣ端子から容器本体側面のデータ書込端子までの導電路は、発振回路の閉ループ外であって、しかも温度補償データの書込み後は発振とは無関係な線路であって、これが長くても発振周波数への影響はない点に着目した。

（解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、両主面に凹部を有して、温度補償データを書き込む４個のデータ書込端子及び水晶振動子の振動特性を検査する２個の水晶検査端子を側面に有し、一方の凹部を形成する側壁の４角部先端面に実装電極を有する平面視長方形の容器本体と、前記容器本体の一方の凹部底面にフリップチップボンディングによって固着された長方形のＩＣチップであって、その回路機能面の長さ方向に沿って両側に形成され、前記実装電極と電気的に接続する４隅部のＩＣ端子と、各辺の両隅部間に配置されて前記データ書込端子と電気的に接続する書込ＩＣ端子及び前記水晶検査端子と電気的に接続する水晶ＩＣ端子とからなるＩＣチップと、前記容器本体の他方の凹部底面に引出電極の延出した一端部両側が固着して密閉封入され、前記水晶ＩＣ端子と電気的に接続して前記水晶振動子を形成する水晶片と、を備えてなる表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記４個のデータ書込端子のうちの２個については、前記容器本体の短辺側の各側面にそれぞれ１個づつ設けられる一方、前記２個の水晶検査端子については、前記容器本体の長辺側の各側面にそれぞれ１個づつ設けられ、前記４個のデータ書込端子の残りの２個は、前記容器本体の短辺側の各側面にそれぞれ１個ずつ設けられているとともに、この２個のデータ書込端子と前記書込ＩＣ端子とを接続するそれぞれの導電路よりも、前記水晶検査端子と前記水晶ＩＣ端子とを接続する導電路が短く形成された構成とする。

このような構成であれば、両主面に凹部を有する容器本体の側面にデータ書込端子とともに水晶検査端子を設けたので、製品化後においても水晶振動子単独での振動特性を測定できる。これにより、製品化後での例えば発振不良の解析を可能にする。そして、データ書込端子と水晶検査端子とを容器本体の４側面に形成するので、各端子の面積を大きくできる。

そして、ＩＣチップの長さ方向に沿う両側の両隅部間に設けられた水晶ＩＣ端子に対して、水晶検査端子を容器本体の短辺方向の両側面、つまり、長辺側の各側面にそれぞれ形成するので、水晶ＩＣ端子と水晶検査端子とを短い導電路で接続できる。したがって、線間容量や浮遊容量等を小さくできて発振周波数に与える影響を防止し、設計を容易にする。この場合、各短辺に設けられた書込端子への導電路は長くなるが、発振回路（発振閉ループ）とは無関係なので、発振周波数への影響はない。

第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装用とした温度補償発振器の特に中央層の底面図である。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。

温度補償発振器は、前述したように、両主面に凹部を有して平面視長方形として一方の凹部を形成する下側壁の４角部先端面に実装電極３を有する容器本体１と、一方の凹部底面にフリップチップボンディングによって固着されるＩＣチップ６と、他方の凹部底面に引出電極の延出した一端部両側が固着されて密閉封入される水晶片８とを有する「前第２図（ａ）参照」。

容器本体１の一方の凹部底面である中央層１ａの底面には前述同様の回路端子４を有する。回路端子４は実装電極３に対応して４隅部に配置された電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子と、長さ方向に沿った両辺の角隅間の２個ずつの書込回路端子４（ａｂｃｄ）と１個ずつの水晶端子４（ｘ1、ｘ2）とからなる。

ＩＣチップ６は長方形として、長さ方向に沿う回路機能面の両側に、前述同様の配置としたＩＣ端子７を有する「前第４図（ａ）参照」。ＩＣ端子７は、一方の凹部底面の回路端子４に対応して４隅部に配置された電源（Ｖcc）、出力（ｆo）、アース（Ｅ）及び自動周波数制御（ＡＦＣ）端子を有し、角隅部間の導電路５によって直線的に接続する。また、ＩＣチップ６の長さ方向に沿った両辺の角隅間の２個ずつの書込ＩＣ端子７（ａｂｃｄ）と１個ずつの水晶ＩＣ端子７（ｘ1、ｘ２）を有する。

そして、この実施形態では、水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2は容器本体１の長辺側の各側面に斜対向して１個ずつ設けられる。また、データ書込端子２（ａｂｃｄ）のうちの２個のデータ書込端子２（ｂｃ）は容器本体１の長辺側の各側面の水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2に隣接して１個ずつ設けられ、残りのデータ書込端子２（ａｂ）は短辺側の各側面にそれぞれ１個づつ設けられる。

そして、水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2及びデータ書込端子２（ｃｄ）と、凹部底面の水晶回路端子４（ｘ1、ｘ2）及び書込回路端子４（ｂｃ）とは直線的に導電路５によって電気的に接続する。また、短辺側の各側面のデータ書込端子２（ａｄ）と凹部底面の書込回路端子４（ａｄ）とはそれぞれ中央領域を経た導電路５によって電気的に接続する。

このような構成であれば、断面Ｈ構造とした容器本体１の凹部底面に代えて側面に水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2をもうけたので、温度補償発振器の製品化後でも水晶振動子単独での測定ができる。したがって、製品化後の不良解析を実現できる。また、容器本体１の側面に設けたので、小型化が進行しても水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2の電極面積を確保できる。この例では、水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2とデータ書込端子２（ａｂｃｄ）とを容器本体１の４側面に分散して設けたので、さらに大きくできる。

また、４個のデータ書込端子２（ａｂｃｄ）のうちの２個「２（ｂｃ）」は容器本体１の短辺側の各側面とする。そして、水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2は、ＩＣチップ６の水晶ＩＣ端子７（ｘ1、ｘ2）の接続する水晶回路端子４（ｘ1、ｘ2）が配置される容器本体１の長辺側の各側面とする。したがって、ＩＣチップ６の水晶ＩＣ端子７（ｘ1、ｘ2）と水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2とを電気的に接続する導電路５を最も短くできる。

これにより、配線パターンの線間容量や浮遊容量等を小さくし、これらによる発振周波数の変化を防止して、設計を容易にできる。なお、データ書込端子２（ａｄ）とＩＣチップ６のＩＣ書込端子７（ａｄ）との間の導電路５は長くなっても、発振回路とは直接的に関係がないので、発振周波数に対する影響は無視できる。

（他の事項）
上記実施形態では水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2は長辺側の各側面で斜対向としたが、例えば第２図に示したようにＩＣチップのＩＣ端子７の配置を代えて正対向としてもよい。この場合、例えば測定器からのプローブを当接しやすくして作業性を良好にする。また、データ書込端子２は４個としたが、例えば２個とした場合でもデータ書込端子２を短辺側の各側面に、水晶検査端子Ｘ1、Ｘ2を長辺側の各側面に形成することによって同様の効果を得る。

本発明の一実施形態を説明する表面実装用とした温度補償発振器の、特に容器本体における中央層の底面図である。 本発明の他の実施形態を説明する表面実装用とした温度補償発振器の、特に容器本体における中央層の底面図である。 一従来例を説明する表面実装用とした温度補償発振器の図で、同図（ａ）は両主面（上下）の凹部を断面とした正面図、同図（ｂ）は中央層の底面図である。 一従来例を説明する図で、同図（ａ）はＩＣチップの透視平面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。 他の従来例を説明する温度補償発振器の容器本体における中央層の底面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ データ書込端子、３ 実装電極、４ 回路端子、５ 導電路、６ ＩＣチップ、７ ＩＣ端子、８ 水晶片、９ 励振電極、１０ 引出電極、１１ 金属カバー。

Claims (1)

1. 両主面に凹部を有して、温度補償データを書き込む４個のデータ書込端子及び水晶振動子の振動特性を検査する２個の水晶検査端子を側面に有し、一方の凹部を形成する側壁の４角部先端面に実装電極を有する平面視長方形の容器本体と、
   前記容器本体の一方の凹部底面にフリップチップボンディングによって固着された長方形のＩＣチップであって、その回路機能面の長さ方向に沿って両側に形成され、前記実装電極と電気的に接続する４隅部のＩＣ端子と、各辺の両隅部間に配置されて前記データ書込端子と電気的に接続する書込ＩＣ端子及び前記水晶検査端子と電気的に接続する水晶ＩＣ端子とからなるＩＣチップと、
   前記容器本体の他方の凹部底面に引出電極の延出した一端部両側が固着して密閉封入され、前記水晶ＩＣ端子と電気的に接続して前記水晶振動子を形成する水晶片と、
   を備えてなる表面実装用の温度補償水晶発振器において、
   前記４個のデータ書込端子のうちの２個については、前記容器本体の長辺側の各側面にそれぞれ１個づつ設けられているとともに、前記２個の水晶検査端子についても、前記容器本体の長辺側の各側面にそれぞれ１個づつ設けられており、
   前記４個のデータ書込端子の残りの２個は、前記容器本体の短辺側の各側面にそれぞれ１個ずつ設けられているとともに、この２個のデータ書込端子と前記書込ＩＣ端子とを接続するそれぞれの導電路よりも、前記水晶検査端子と前記水晶ＩＣ端子とを接続する導電路が短く形成されたこと、
   を特徴とする表面実装用の温度補償水晶発振器

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