JP4894248B2 - 電子デバイスの外部信号入力方法 - Google Patents

Description

本発明は電子デバイスの外部信号入力方法に係り、特に信号を入出力する端子を備えた電子部品と圧電振動片とをパッケージ内に搭載し、前記電子部品の外部から信号を入出力する端子に電気的に接続される導電性キャップを有する圧電発振器を対象デバイスとして、このデバイスへの外部信号入力方法に関する。

温度補償機能やＰＬＬ機能等の制御機能を有する電子部品をパッケージ内部に搭載した温度補償型圧電発振器やプログラマブル圧電発振器などの電子デバイスでは、必要に応じて外部からデータ（情報）の書き込みや書き換えを行うことを要求される。この種の電子デバイスでは、パッケージの外面部に、前記電子デバイスの動作を制御するデータを書き込むための端子が設けられる。

従来、圧電発振器を電子機器等の基板に実装するための基本機能端子（実装端子）の他に設けたデータを書き込むための端子は、一般的には、基本機能端子と同じく、パッケージの裏面に設けられる。しかし、圧電発振器を基板に実装した後に記憶させたデータを書き換える必要がある場合には、圧電発振器を基板から取り外さなければデータの書き換えができないという問題があった。

一方、特許文献１に記載されているように、パッケージの側面に前記データ書き込み用端子を配置した圧電発振器が提示されている。この特許文献１に示される圧電発振器では、パッケージ側面に設けた外部端子に外部信号入力用のプローブを正確に接触させるという動作機構が煩雑になり、外部信号入力が困難となってしまう問題がある。更に、パッケージ側面に設けたデータ書き込み用の外部端子は実装端子と近いため、基板に実装した際に、圧電発振器の実装端子と短絡する危険性は残っている。また、上記圧電発振器を高密度実装した場合、他の電子部品等が接触して電気信号等が付加された場合には、ＩＣチップのデータが改変されてしまう可能性がある。

このような従来技術に対し、電子デバイスの構成要素の一部をデータ書き込みなどのための外部信号入力端子として利用できるようにすれば別途独立した端子を設ける必要がなくなるので、利便性が増す。例えば圧電発振器では振動片のキャップを導電性材料によって形成し、これをデータ書き込み用外部端子として利用すればよい。これによって、電子デバイスの基本機能端子とデータ書き込みなどのための外部信号入力端子とをパッケージ表裏面に振り分けることができ、小型化の実現と同時に短絡によるデータ改変の問題を解決できる。
特開２０００−７７９４３号公報

ところが、ＩＣチップの外部信号入力端子に接続される導電性キャップを設けた圧電発振器のように、電子デバイスのパッケージ表裏面に端子を振り分けた構造とした場合、外部信号入力方法が問題となる。外部信号入力は、電子デバイスをトレイに搭載し、実装端子とともに例えばデータ書き込み用の外部端子に対してプローブを突き当て、入力すべき外部信号を印加するようにして行われる。しかしながら、デバイスパッケージの表裏面に端子を振り分けて配置した場合、トレイに搭載したときの裏面側に配置される端子をプローブに接触させることが困難である。

例えば、圧電発振器の基本機能端子は４端子であり、そのキャップを導電性として外部データ入力端子として用いる場合、基本機能端子とともに導電性キャップにプローブを接触させて行う必要がある。基本機能端子側を裏面側にしてデータ入力を行おうとすると、４本のプローブを下側から持ち上げるようにして基本機能端子に接触させ、導電性キャップには上方からプローブを下降させて接触させるようにする必要があり、プローブによるデバイスの持ち上げ機構が必要となってしまう。また、導電性キャップに直接プローブを突き当てることも必要となり、パッケージ部品としてのキャップに傷を付けてしまうおそれがある。

一方、圧電発振器を上下反転させて導電性キャップを下側に配置した場合には、導電性金属トレイを用いてトレイの表面の一部にプローブを接触させればよい。この場合、トレイに複数のデバイスを載せて同一のデータの書き込みをするのには適している。しかし、圧電発振器の温度補償データなどのようにデバイスに固有のデータを個別に書き込む必要がある場合には適さない。固有のデータを個々のデバイスに書き込む場合には、トレイにおけるパッケージの収容部にキャップ部分との接触電極を作り、これをトレイの側部に設けたプローブ導入口との間に配線パターンをトレイ自体に形成しなくてはならない欠点がある。特にトレイを非導電性材料で製作する場合には配線パターン形成は不利である。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、デバイスパッケージの表裏面に振り分けられた端子を用いてデータ書き込みを行う場合、特に裏面側の端子を通じて行うデータ書き込みを簡単な構成で実現できるようにした電子デバイスの外部信号入力方法を提供する事を目的としている。また、本発明は電子デバイスの外部信号入力設備を簡便に設計できるようにした信号入力方法を提供する事を目的としている。更に、対象デバイスが存在しなかった場合でもプローブ同士の短絡による事故防止を図ることができるようにすることを目的としている。また、構成部品の一部を外部電極に利用している電子デバイス、特に金属キャップを外部端子とした圧電発振器への外部信号入力に好適な方法を提供する事を目的とする。

本発明は、トレイに収容された電子デバイスの隠れた面に形成された端子を用いて、電子デバイスの検査・測定等を行うに当たり、前記端子と検査・測定用プローブとを電気的に接続するために、トレイの電子デバイス収容部の底面に、前記端子に接触可能かつプローブが上方から接触可能なように導電体を配置すればよいとの観点に立脚している。

基本的には、電子デバイスの外部信号入力方法は、表面に表面側端子を有し、裏面に裏面側端子機能を備えたキャップを有する電子デバイスの外部信号入力方法であって、前記電子デバイスをトレイに収容して前記キャップを前記トレイに形成された導電性金属に接触させ、その後、前記導電性金属の平面視して前記電子デバイスと重ならない領域に露出する露出部および前記実装端子に対して前記電子デバイスの前記表面側からプローブを接触させ、前記プローブから前記電子デバイスへ外部信号を入力することを特徴としている。このように構成することによってデバイスをトレイ内に収容した状態で一方向からプローブを下降させることで外部信号を入力でき、プローブによってデバイスを動かしたり、プローブを異なる向きに作動させて端子との接触を図るようなことをしなくても良くなる。
上記のような特徴を有する電子デバイスの外部信号入力方法では、前記裏面側端子機能を備えたキャップは導電性キャップであり、前記表面側端子は実装端子であることが望ましい。

本発明に係る電子デバイスの外部信号入力方法は、表面に表面側端子機能を備えたキャップを有し、裏面に裏面側端子を有する電子デバイスの外部信号入力方法であって、前記電子デバイスをトレイに収容して前記実装端子を前記トレイに形成された導電性金属に接触させ、その後、前記導電性金属の平面視して前記電子デバイスと重ならない領域に露出する露出部および前記キャップに対して前記電子デバイスの前記表面側からプローブを接触させ、前記プローブから前記電子デバイスへ外部信号を入力することを特徴としている。
上記のような特徴を有する電子デバイスの外部信号入力方法では、前記裏面側端子は実装端子であり、前記表面側端子機能を備えたキャップは導電性キャップであることが望ましい。
この構成では、電子デバイスとして圧電発振器のキャップを上下反転させた状態でデータ入力を行うことができ、プローブは表裏面端子に対して同一方向から下降移動させて接触させることができる。導電性キャップを有する圧電発振器へデータ入力する場合に最適な方法となる。

更に、本発明は、表面に表面側端子を有し、裏面に裏面側端子を有する電子デバイスの外部信号入力方法であって、前記裏面側端子は実装端子であり、前記表面側端子は導電性キャップであり、前記電子デバイスをトレイに収容して前記実装端子を前記トレイに形成された導電性金属に接触させ、その後、前記導電性金属の平面視して前記電子デバイスと重ならない領域に露出する露出部および前記導電性キャップに対して前記電子デバイスの前記表面側からプローブを接触させ、前記プローブから前記電子デバイスへ外部信号を入力することを特徴としている。電子デバイスが導電性キャップを有する圧電発振器のような場合、上下反転してキャップと導電性金属との電気的接続を図っても良いが、実装端子を下向きにし、これらと電気的接続をできる導電性金属をトレイ側に設け、トレイに隠れた実装端子へのプローブ接触をパッケージ表面側から行えるようにしている。この方法ではパッケージ表面の導電性キャップにプローブが接触して傷付くおそれがあるが、任意の箇所を選定できるので、マーキング箇所を避けて外部信号を入力できるので、問題はない。

上記構成において、前記トレイは、前記電子デバイスを収容する凹部を備え、前記導電性金属は、前記凹部の底部表面から突出していることが望ましい。導電性金属をトレイ底部より高くするので、パッケージと確実に接触させることができ、非導通のまま信号入力を行うようなことがなく信頼性が向上する。
また、前記構成において、前記トレイは非導電性金属材料からなることが望ましい。トレイが非導電性材料で作成できるので、トレイと外部機器との接触によるデータ改変のような事態を想定しなくても良くなり、設備設計が容易になる利点がある。

前記導電性金属は、平面視して前記トレイに収容された前記電子デバイスの前記表面側端子とオーバラップしないように配置されている。このようにすることで、電子デバイスがトレイに載せられないままプローブが下降動作しても、プローブの短絡がなく、短絡による信号入力装置の故障といった事態も防止できる。

以下に、本発明に係る電子デバイスの外部信号入力方法および外部信号入力用トレイについての具体的実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
この実施形態は、電子デバイスの構成要素の一部をデータ書き込みなどのための外部信号入力端子として利用できるようにしたもので、特に振動片のキャップを導電性材料によって形成し、これをデータ書き込み用外部端子として利用できるようにした圧電発振器に適用した例について説明する。

まず、上記圧電発振器の構成を図６に示す。圧電発振器１０の基本構成は、セラミックス等の絶縁素材から成るパッケージベース１４と、前記パッケージベース１４の開口部を封止してパッケージ１１を構成するキャップ１２と、前記パッケージ１１内部の空間に実装される圧電振動片１６および、前記圧電振動片１６の作動を制御するための電子部品１８とから成る。

前記パッケージベース１４は、例えばセラミックスを焼成して形成された複数枚の基板１４ａ〜１４ｅを、積層させて枡型に構成されてなる。前記パッケージベース１４の内部空間を、前記電子部品１８を実装する空間と、前記電子部品１８を実装する空間の上部に拡開形成され、前記圧電振動片１６を実装するための空間とからなるものとしている。なお、前記パッケージベース１４には、種々の配線パターンが形成されている。前記電子部品１８は、パッケージベースを構成する基板１４ｅに対して接着剤を介して接着され、前記圧電振動片１６は、基板１４ｂの上面に導電性接着剤２８を介して接着される。

前記パッケージベース１４の底部には、圧電発振器１０を電子機器等の基板に実装するための実装端子２０（２０ａ〜２０ｄ）が備えられる。前記実装端子２０には、前記パッケージベース１４内に配された配線パターン３０ａ〜３０ｄや図示しないビアホール、若しくはキャスタレーション、およびボンディングワイヤ２２等を介して、パッケージベース１４内に実装された電子機器１８に電気的に接続されている。

前記パッケージベース１４は、その開口部の上面に導電性素材で形成されたシールリング１３を介して、前記パッケージベース１４の開口部に対応させて形成された導電性の平板である導電性キャップ（例えばコバール等金属性のキャップ）１２によって開口部を封止される。

上記構成の圧電発振器１０において、前記電子部品１８は、パッケージベース１４内に配された配線パターン２４、ビアホール２６、及び前記シールリング１３を介して前記導電性キャップ１２と電気的に接続される構成としている。

このように構成された圧電発振器１０において、パッケージ１１の外部に備えられる端子は実装端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよび導電性キャップ１２の５つとなる。圧電発振器１０の電子部品１８に情報（プログラム）を書き込む際に必要とする端子は、クロック信号が入力される端子（ＣＬＫ）と、接地端子（ＧＮＤ）と、前記クロック信号に同期してデータを入力する端子（ＤＡＴＡ）と、電源電圧を供給する端子（Ｖ_ＤＤ）との４つであるので、これを実装端子２０に振り分け、導電性キャップ１２を前記電子部品１８の情報書き込み用端子（不図示）に電気的に接続し、プログラムを書き込み可能とする信号を入力するための端子（ＰＥ）として設定している。

上述のような圧電発振器１０に対して、基板実装前に電子部品１８へプログラムを書き込むが、このための外部信号入力方法および外部信号入力用トレイは次のように構成されている。

外部信号を入力するに際して、まず、図１〜図３に示すように、非導電性材料から形成したトレイ（非導電性トレイ）５０を用意し、前記非導電性トレイ５０の表面部に、前記圧電発振器１０を上下反転させ、パッケージの導電性キャップ１２がトレイ５０の収容部に接触するようにして前記圧電発振器１０を載置する。前記非導電性トレイ５０には前記圧電発振器１０の配置形態に合わせ、配置面にデバイス収容部となる凹陥部６０を形成しておくことにより、圧電発振器１０の配置間隔を定めることができる。

ところで、この凹陥部６０は基本的に圧電発振器１０を収容できる平面が圧電発振器１０と相似の矩形状とされた凹みとして形成されているが、搭載時のコーナ部分での圧電発振器１０との干渉を防止するために凹陥部６０の４隅を切り欠いたコーナ逃げ溝６２を形成している。そして、特にこのトレイ５０には、凹陥部６０と深さの等しいはみ出し凹所６４を凹陥部６０の側縁部分に形成している。これにより、このはみ出し凹所６４に対し、トレイ５０に搭載されている圧電発振器１０と干渉することなく、外部信号を入力するためのプローブを圧電発振器１０の脇から差込み挿入できるようにしている。そして、当該実施形態では、プローブ挿入のためのはみ出し凹所６４に凹陥部６０との境界部に跨って導電性金属ブロック６６を取り付けている。この導電性金属ブロック６６は円柱ブロックであり、これははみ出し凹所６４に形成した穿設された穴６８（図３参照）に埋め込まれており、導電性金属ブロック６６の外縁の一部が凹陥部６０との境界線を越えて圧電発振器１０の収容領域内に入り込むように位置が設定されている。これにより、導電性金属ブロック６６とプローブとの電気的な接続の確実性を確保しつつ、プローブの移動誤差を吸収できるようにしている。併せて、導電性金属ブロック６６が確実に圧電発振器１０の導電性キャップ１２に電気的接続がなされるように次のように構成されている。すなわち、円柱ブロックからなる導電性金属ブロック６６は、埋め込み穴６８の深さ寸法より円柱高さが高くなるように設定されており、その頭部が凹陥部６０の底面より突出するように設定されている。これにより、上下反転されてトレイ５０に搭載される圧電発振器１０の導電性キャップ１２と確実に接触されるようにし、導通不良が生じないように配慮している。上記導電性金属ブロック６６の突出高さｈは、凹陥部６０に圧電発振器１０が傾斜して収容されるので、その収容時の障害にならない寸法に設定する。

上記のようなトレイ５０に対し、データ書き込みのために圧電発振器１０は上下反転した状態で図示しないロボットにより搭載される。凹陥部６０に載置した圧電発振器１０は、表面に４つの実装端子２０ａ〜２０ｅが露出し、導電性キャップ１２が凹陥部６０に接して表面側から見えない状態に上下反転させてトレイ５０の凹陥部６０に搭載される。この状態では、図２に示しているように、はみ出し凹所６４から導電性金属ブロック６６を臨まれており、この導電性金属ブロック６６は圧電発振器１０の導電性キャップ１２と導通状態にある。

こうした状態で、前記導電性キャップ１２を接触させた導電性金属ブロック６６にＰＥ信号を入力するためのプローブ５４を接触させて信号を入力する。これにより、ＰＥ信号は、プローブ５４、導電性金属ブロック６６、導電性キャップ１２、シールリング１３、ビアホール２６、配線パターン２４、ボンディングワイヤ２２、電子部品のプログラム入力用端子（不図示）の順に伝達され、電子部品に入力される。

ここで、本実施形態では導電性キャップ１２をＰＥと設定しているため、ＰＥに信号が入力されている間は、前記実装端子２０ａ〜２０ｅは、プログラム書き込みモードとして機能することとなる。この状態においてそれぞれの端子の機能に対応させたプローブ５２（５２ａ〜５２ｅ）を各実装端子２０ａ〜２０ｅに接触させ、プログラムデータを電子部品（ＩＣ）１８に入力することで、圧電発振器１０に搭載したＩＣ１８にプログラムを書き込むことができるのである。

このような実施形態によれば、非導電性トレイ５０を用い、上下反転して搭載される圧電発振器１０へのプログラムデータの書き込みが、実装端子２０への接触用プローブ５２とともに、導電性キャップ１２へのデータ信号入力のためのプローブ５４を上方から共に下降動作させるだけで可能となる。この結果、トレイ６０への不測の電気的接触があっても、非導電性材料から形成されているため、圧電発振器１０内のデータ破損などの心配がなくなるので、設備の設計が容易になる。また、データ信号入力のためのプローブ動作が単純化されるので、上述した圧電発振器１０のように表裏面に端子を振り分けた電子デバイスに対する外部信号入力を、わざわざ表裏面からプローブを突き当てるようなことなく簡便に行わせることができる。

なお、上記実施形態において、前記裏面側端子である導電性キャップ１２と接続される導電性金属ブロック６６は、パッケージ表面側端子である実装端子２０の投影領域とオーバラップしないようにオフセット配置されている。すなわち、図２から理解できるように、導電性金属ブロック６６は、表面側に位置する実装端子２０の面積を凹陥部６０の底面に投影したとき、投影面積部分とは重なり合わないように位置をずらして配置されている。これはトレイ５０に圧電発振器１０が搭載されないままプローブ５２，５４が下降したとき、実装端子２０側に対応するプローブ５２が導電性金属ブロック６６に接して、短絡することを防止するためである。

ところで、上記実施形態では導電性キャップ１２に対して電気的接続がなされる導電性金属を円柱ブロックによって形成した例について説明したが、これは図４に示したように、導電性金属プレート６６Ａを凹所６４の底面に貼り付けるようにしてもよい。導電性金属プレート６６Ａは薄肉でよく、肉厚により底面より高くなるので、圧電発振器１０の金属キャップ１２との接続も確実に行われる。貼り付けによるものであるため、穴６８を明ける必要がなく、製作が簡単である。また、図示しないが、導電性金属の被膜を形成しても同様な作用が得られる。

更に、上記実施形態では、圧電発振器１０を上下反転してトレイ５０に搭載したが、実装端子２０を下側にして搭載する場合の構成例を図５に示す。この例では、圧電発振器１０の搭載時に、コーナ部分での凹陥部６０との干渉を防止するために凹陥部６０の４隅に設けられているコーナ逃げ溝６２に対して、導電性金属６６Ｂを設けたものである。この導電性金属６６Ｂは、パッケージ裏面に位置する実装端子２０のそれぞれに一部オーバラップするように配置され、その余が上面から臨まれるようにコーナ逃げ溝６２内の面積の大半を占めるように配置されている。この導電性金属６６Ｂは金属ブロックでも金属プレートでも、金属被膜でもよい。コーナ逃げ溝６２はプローブ５２の導入口とされ、下降してくるプローブ５２が導電性金属６６Ｂに接して、実装端子２０と電気的に接続される。他方、表面側に位置する導電性キャップ１２には任意の箇所、もちろん導電性金属６６Ｂとオーバラップしない位置でプローブ５４が接触するようにすればよい。

圧電発振器１０を反転してトレイ５０に搭載しない場合には、プローブ５４を導電性キャップ１２に直接当接させる。これによって表面が傷付くと、種々の識別のためにキャップ１２に付けられたマーキングの認識ができなくなってしまうおそれがあるが、プローブ接触位置を特定することで回避できる。

上述した実施形態では、電子デバイスとして圧電発振器１０を用いた例を示したが、これに限らず、外部端子がデバイスパッケージの表裏面に振り分け配置された構造のものに適用できる。また、プログラムデータの入力のみならず、測定や検査のための信号を外部から入力する場合に適用できるのはもちろんである。
また、上述した実施形態のトレイ５０は、電子デバイスの検査・測定等を行う装置と分離したものでも、電子デバイスの検査・測定等を行う装置に固定されているものでも良い。

本発明の実施形態に係るトレイとこれに搭載する圧電発振器並びにプローブとの位置関係を示す斜視図である。 圧電発振器を搭載したトレイの平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 第２実施形態に係るトレイの平面図である。 第３実施形態に係るトレイの平面図である。 キャップを外部端子とした圧電発振器の断面図、Ａ−Ａ線断面図、並びに底面図である。

符号の説明

１０………圧電発振器、１１………パッケージ、１２………導電性キャップ（キャップ）、１３………シールリング、１４………パッケージベース、１４ａ〜１４ｅ………基板、１６………圧電振動片、１８………電子部品（ＩＣ）、２０（２０ａ〜２０ｅ）………実装端子、２２………ボンディングワイヤ、２４………配線パターン、２６………ビアホール、３０（３０ａ〜３０ｄ）………配線パターン、５０………非導電性トレイ、５２ａ〜５２ｄ………プローブ、５４………プローブ、６０………凹陥部（デバイスパッケージ収納部）、６２………コーナ逃げ溝、６４………はみ出し凹所、６６………導電性金属ブロック。

Claims (7)

1. 表面に表面側端子を有し、裏面に裏面側端子機能を備えたキャップを有する電子デバイスの外部信号入力方法であって、
   前記電子デバイスをトレイに収容して前記キャップを前記トレイに形成された導電性金属に接触させ、
   その後、前記導電性金属の平面視して前記電子デバイスと重ならない領域に露出する露出部および前記表面側端子に対して前記電子デバイスの前記表面側からプローブを接触させ、
   前記プローブから前記電子デバイスへ外部信号を入力することを特徴とする電子デバイスの外部信号入力方法。
2. 表面に表面側端子機能を備えたキャップを有し、裏面に裏面側端子を有する電子デバイスの外部信号入力方法であって、
   前記電子デバイスをトレイに収容して前記裏面側端子を前記トレイに形成された導電性金属に接触させ、
   その後、前記導電性金属の平面視して前記電子デバイスと重ならない領域に露出する露出部および前記キャップに対して前記電子デバイスの前記表面側からプローブを接触させ、
   前記プローブから前記電子デバイスへ外部信号を入力することを特徴とする電子デバイスの外部信号入力方法。
3. 前記裏面側端子機能を備えたキャップは導電性キャップであり、
   前記表面側端子は実装端子であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの外部信号入力方法。
4. 前記裏面側端子は実装端子であり、
   前記表面側端子機能を備えたキャップは導電性キャップであることを特徴とする請求項２に記載の電子デバイスの外部信号入力方法。
5. 前記トレイは、前記電子デバイスを収容する凹部を備え、
   前記導電性金属は、前記凹部の底部表面から突出していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子デバイスの外部信号入力方法。
6. 前記トレイは非導電性金属材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子デバイスの外部信号入力方法。
7. 前記導電性金属は、平面視して前記トレイに収容された前記電子デバイスの前記表面側端子とオーバラップしないように配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子デバイスの外部信号入力方法。

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