(57)【要約】【課題】組み立て工程に制限を設けること無しに、低コストでリードタイムに影響を与えない温度補償型圧電発振器の製造方法を提供する。【解決手段】水晶振動子の組み立て後（ステップ１）、周波数温度特性を含む特性の検査を行い（ステップ２）、水晶振動子の周波数温度特性をデータコード化して、所定の位置にマーキングし（ステップ３）、ガイド板のポケットに水晶振動子を仮置きする（ステップ４）。そこで、ポケットに仮置きされた水晶振動子のデータコードを読み取り（ステップ５）、該当する配線基板ブロックに、該当する発振回路の構成部品を搭載する（ステップ６）。次に、ポケットに仮置きされて前記水晶振動子を、当該配線基板ブロックに搭載する（ステップ７）。そこで、ステップ８において、配線基板ブロック全てに、部品を搭載したかを判定後、ＮＯの場合はステップ５に移行し、ＹＥＳの場合は、所定の処置を経て完成させる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部底面に外部接続端子を設けた配線基板上に圧電振動子と、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載し、配線基板にキャップを被せた構造の温度補償型圧電発振器において、
データコードをマーキングした圧電振動子を仮置きする複数のポケットと、絶縁基板に回路配線パターンと外部電極を区画形成し圧電振動子と発振回路、及び温度補償回路の構成部品を搭載する複数の配線基板ブロックからなる配線基板母材とを配置し、前記ポケットと前記配線基板ブロックが１：１で対応付けされたガイド板を設けており、
前記ポケットに、周波数温度特性を含む情報をデータコード化し所定の位置にマーキングした圧電振動子を仮置きする工程と、
前記ポケットに仮置きされている圧電振動子のデータコードを識別する工程と、
前記識別したデータコードに合致する発振回路、及び温度補償回路の構成部品を該当する配線基板ブロックに搭載する工程と、
前記ポケットに仮置きされている圧電振動子を、該当する配線基板ブロックに搭載する工程とを含むことを特徴とする温度補償型圧電発振器の製造方法。
【請求項２】
外部底面に外部接続端子を設けた配線基板上に圧電振動子と、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載し、配線基板にキャップを被せた構造の温度補償型圧電発振器において、
データコードをマーキングした圧電振動子を仮置きする複数のポケットと、絶縁基板に回路配線パターンと外部電極を区画形成し圧電振動子と発振回路、及び温度補償回路の構成部品を搭載する複数の配線基板ブロックからなる配線基板母材とを配置し、前記ポケットと前記配線基板ブロックが１：１で対応付けされたガイド板を設け、
前記ポケットに、周波数温度特性を含む情報をデータコード化し所定の位置にマーキングした圧電振動子を仮置きする工程と、
前記ポケットに仮置きされている全ての圧電振動子のデータコードを順次識別する工程と、
前記識別したデータコードに合致する発振回路、及び温度補償回路の構成部品を該当する全ての配線基板ブロックに搭載する工程と、
前記ポケットに仮置きされている全ての圧電振動子を、該当する夫々の配線基板ブロックに搭載する工程とを含むことを特徴とする温度補償型圧電発振器の製造方法。
【請求項３】
前記温度補償型圧電発振器が、配線基板上に、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載すると共に、該配線基板の上面に固定した柱部材を介して所定のギャップを隔てて圧電振動子を固定した構造であることを特徴とする請求項１及び２記載の温度補償型圧電発振器の製造方法。
【請求項４】
前記温度補償型圧電発振器が、パッケージの凹部内底部に発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載すると共に、該パッケージに設けた段差部に圧電振動素子を接続固定し、パッケージの開口部を蓋を用いて封止た構造であることを特徴とする請求項１及び２記載の温度補償型圧電発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度補償型圧電発振器の製造方法に関し、特に温度補償型圧電発振器を製造する際に、個々の圧電振動素子の温度特性を識別する手段を設け、識別した温度特性に合わせて温度補償回路部品を選択して組み立てる工程を含む温度補償型圧電発振器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子は、一般的に周囲温度が変化しても周波数が変化しにくいと言われているが、電子機器の性能の向上に伴い、更なる高安定な周波数を得ることが求められている。例えば、圧電振動子の一例であるＡＴカットの水晶振動子は、温度変化に対して３次曲線からなる周波数変動を呈するため、これを、高い周波数安定度が要求される発振器に用いる場合は、水晶発振回路に温度補償回路を設け、周波数温度特性の補償を図っている。
【０００３】
図８は、ＡＴカットした水晶振動子の温度変化に対する周波数変動の例を示すグラフである。同図の曲線Ａ〜Ｃに示すように、周波数変動は３次曲線で示され、水晶振動子の製造バラツキ等によりＡ、Ｂ、Ｃの如く異なる曲線を描いている。そこで、このような周波数変動を低減するべく発振回路に温度補償回路を設けることにより、グラフのＤに示すような温度変化に対して周波数温度特性の優れたものを得ることができる。温度補償回路は、水晶振動子毎に異なる周波数温度特性を補償するために、回路部品である抵抗、コンデンサ、サーミスタ等の定数を個々に最適に設定する必要がある。そのため、前記温度補償回路を構成する回路部品は、水晶振動子の温度特性が夫々の水晶振動子により異なるため、温度補償水晶発振器（以降、ＴＣＸＯと称す）を組み立てる際に、温度特性を最適に設定するために前記回路部品を適宜選択する必要があり、その組み立て方法に関して次のような二つの方法が用いられている。
【０００４】
第一の組み立て方法は、ランク分類法と称される組み立て方法であり、該組み立て方法は、水晶振動子の周波数温度特性を、複数の、例えば３種類の所定の変動幅を持った周波数変動特性グループに代表させ、そのグループごとに温度補償回路の回路部品の定数を設定しておき、個々のＴＣＸＯを組み立てる際は、温度補償回路の回路部品を、使用する水晶振動子が該当する周波数温度特性グループより選択し使用するものである。
【０００５】
図９は、従来のランク分類法による組み立て工程例を示すフローチャートである。同図を説明すると、先ず、別工程において水晶振動子の組み立てを行い（ステップ１）、組み立てた水晶振動子の周波数温度特性を測定しておく（ステップ２）。次に、水晶振動子の周波数温度特性が、予め定めてある周波数温度特性別のランク分類のどの範囲内に該当するかを判別し、水晶振動子のランク分類を行う（ステップ３）。又、前記水晶振動子の周波数温度特性のランク分類ごとに、対応する発振回路と温度補償回路を構成する回路部品（以降、発振回路の構成部品と称す）の定数を設定しておき、該回路部品のランク分類を行う（ステップ４）。そこで、ＴＣＸＯの組み立て工程に進み、同一ランク分類の水晶振動子とそれに対応する発振回路の構成部品を所定のパッケージに搭載し（ステップ５）、ＴＣＸＯの調整、検査（ステップ６）の後パッケージに蓋を被せて気密封止し（ステップ７）、完成検査を行って（ステップ８）ＴＣＸＯは完成する（ステップ９）。ランク分類法による組み立ては、ＴＣＸＯの組み立ての際に、部品の搭載順序に制約がないため、組み立て工程の自由度が大きいという特徴を備えている。
【０００６】
一方、第二の組み立て方法として、ランダム搭載法と称される組み立て方法が知られている。ランダム搭載法による組み立て方法は、予め、水晶振動子の周波数温度特性を水晶振動子の表面にマトリックスコード等のデータコードにてマーキングしておき、ＴＣＸＯを組み立てる際に前記データコードを識別することにより、水晶振動子の周波数温度特性に合致する温度補償回路の回路部品をその都度選択してパッケージに搭載するものである。
【０００７】
図１０は、従来のランダム搭載法による組み立て工程例を示すフローチャートである。同図を説明すると、先ず、別工程において水晶振動子の組み立てを行い（ステップ１）、組み立てた水晶振動子の周波数温度特性を測定しておく（ステップ２）。次に、測定した周波数温度特性をデータコードに変換して水晶振動子の所定の表面にマーキングする（ステップ３）。そこで、ＴＣＸＯの組み立てに進み、水晶振動子をパッケージに搭載すると共に、マーキングされているデータコードを識別し（ステップ４）、識別した周波数温度特性に合致する発振回路の構成部品を選択してパッケージに搭載する（ステップ５）。次に、組み立ての完了したＴＣＸＯの特性検査（ステップ６）の後、パッケージに蓋を被せて気密封止し（ステップ７）、完成検査を行って（ステップ８）ＴＣＸＯは完成する（ステップ９）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のランク分類法は、圧電振動子を周波数温度特性別に複数のランクに分類しておく必要があるため、分類作業にコストがかかることやリードタイムを費やすこととなる。
又、圧電振動子をランク分けし、各ランクに対応した温度補償回路の回路部品を搭載して温度補償型圧電発振器を組み立てた場合であっても、温度補償型圧電発振器の周波数温度特性が規格を満足せず、不良品となることがイレギュラーで発生することがある。
【０００９】
この原因としては、温度補償回路の回路部品の定数にバラツキがあること、或いはランク分けした圧電振動子に対応する温度補償回路の回路部品定数の算出に問題があった等が推定されるが、このような場合には、温度補償回路の回路部品の再選定、或いは圧電振動子のランク分けの階層を更に細分化する等の方策が必要となる。このように、温度補償型圧電発振器の周波数温度特性が規格を満足せず、不良品となることがイレギュラーで発生した際に、臨機応変に対処するためには、ランク分類法は不向きである。
【００１０】
一方、従来のランダム搭載法は、温度補償回路の回路部品を搭載する前に、圧電振動子の周波数温度特性を、圧電振動子にマーキングされたデータコードから識別する必要があるため、温度補償型圧電発振器を組み立てる際は、第一に圧電振動子を配線基板、或いはパッケージに搭載する必要がある。一般に、圧電振動子は、他の実装部品に比べて物理的に実装高が高いため、部品実装に使用する実装機の吸着ノズルが太い場合、初めに圧電振動子を配線基板、或いはパッケージに搭載してしまうと、他の部品を搭載する際に吸着ノズルが圧電振動子に接触して搭載不能となるという問題が生ずる。又、温度補償型圧電発振器の構造が２段重ねタイプであり、圧電振動子を、他の部品を搭載した配線基板、或いはパッケージの上面に固定する場合、予め配線基板、或いはパッケージには温度補償回路の回路部品を搭載しておく必要があるため、ランダム搭載法を採用することが出来ないという問題が生じていた。
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、温度補償型圧電発振器を組み立てる際に組み立て工程に制限を設けること無しに、低コストでリードタイムに影響を与えない温度補償型圧電発振器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる温度補償型圧電発振器の製造方法は、以下の構成をとる。
請求項１記載の温度補償型圧電発振器の製造方法は、外部底面に外部接続端子を設けた配線基板上に圧電振動子と、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載し、配線基板にキャップを被せた構造の温度補償型圧電発振器において、データコードをマーキングした圧電振動子を仮置きする複数のポケットと、絶縁基板に回路配線パターンと外部電極を区画形成し圧電振動子と発振回路、及び温度補償回路の構成部品を搭載する複数の配線基板ブロックからなる配線基板母材とを配置し、前記ポケットと前記配線基板ブロックが１：１で対応付けされたガイド板を設けており、前記ポケットに、周波数温度特性を含む情報をデータコード化し所定の位置にマーキングした圧電振動子を仮置きする工程と、前記ポケットに仮置きされている圧電振動子のデータコードを識別する工程と、前記識別したデータコードに合致する発振回路、及び温度補償回路の構成部品を該当する配線基板ブロックに搭載する工程と、前記ポケットに仮置きされている圧電振動子を、該当する配線基板ブロックに搭載する工程とを含むよう構成する。
【００１２】
請求項２記際の温度補償型圧電発振器の製造方法は、外部底面に外部接続端子を設けた配線基板上に圧電振動子と、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載し、配線基板にキャップを被せた構造の温度補償型圧電発振器において、データコードをマーキングした圧電振動子を仮置きする複数のポケットと、絶縁基板に回路配線パターンと外部電極を区画形成し圧電振動子と発振回路、及び温度補償回路の構成部品を搭載する複数の配線基板ブロックからなる配線基板母材とを配置し、前記ポケットと前記配線基板ブロックが１：１で対応付けされたガイド板を設け、前記ポケットに、周波数温度特性を含む情報をデータコード化し所定の位置にマーキングした圧電振動子を仮置きする工程と、前記ポケットに仮置きされている全ての圧電振動子のデータコードを順次識別する工程と、前記識別したデータコードに合致する発振回路、及び温度補償回路の構成部品を該当する全ての配線基板ブロックに搭載する工程と、前記ポケットに仮置きされている全ての圧電振動子を、該当する夫々の配線基板ブロックに搭載する工程とを含むよう構成する。
【００１３】
請求項３記載の温度補償型圧電発振器の製造方法は、前記温度補償型圧電発振器が、配線基板上に、発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載すると共に、該配線基板の上面に固定した柱部材を介して所定のギャップを隔てて圧電振動子を固定した構造であるよう構成する。
【００１４】
請求項４記載の温度補償型圧電発振器の製造方法は、前記温度補償型圧電発振器が、パッケージの凹部内底部に発振回路、及び温度補償回路を構成する回路素子を搭載すると共に、該パッケージに設けた段差部に圧電振動素子を接続固定し、パッケージの開口部を蓋を用いて封止した構造であるよう構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例は、温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯについて説明したものであり、ランダム搭載を採用し、組み立て工程に制限を設けないよう構成した上で、水晶振動子の後付けを可能とした。そこで、予め、周波数温度特性を含む水晶振動子の特性をデータコード化してマーキングした水晶振動子を仮置きする複数のポケットと、水晶振動子と発振回路の構成部品を搭載する複数の配線基板とを、ポケットと配線基板が１対１に対応付けするよう配置したガイド板を設けておき、ＴＣＸＯの組み立ての際は、先ず、仮置きされた水晶振動子のデータコードを識別することにより該当する温度補償回路部品を含む発振回路の構成部品を選択して該当する配線基板に搭載し、次に、データコードを識別した水晶振動子を該当する配線基板に搭載する工程を経るものである。
【００１６】
図１は、本発明に係る温度補償型圧電発振器の第一の実施例を示すＴＣＸＯの断面図である。ＴＣＸＯ１は、配線基板２上に水晶振動子３と、発振回路の構成部品４を搭載し、キャップ５を被せた構造であり、配線基板２の外部底面には外部接続端子６を設けている。
【００１７】
そこで、本ＴＣＸＯを組み立てる際の製造工程を説明する。
図２は、本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯの製造方法について、製造工程例を示すフローチャートである。同図を説明すると、先ず、別工程において、パッケージ内に水晶振動素子を封入した水晶振動子の組み立てを行い（ステップ１）、周波数温度特性を含む特性の検査を行う（ステップ２）。次に、検査の結果判明した個々の水晶振動子の周波数、或いは、これが使用されるべき水晶発振器を識別するためのデータや、水晶振動子の周波数温度特性を識別するためのデータをデータコード化し、レーザマーキング装置等を用いて蓋に設けた所定の位置にマーキングする（ステップ３）。
【００１８】
次に、データコードをマーキングした水晶振動子を仮置きする複数のポケットと、絶縁基板に回路配線パターンと外部電極とを区画形成し水晶振動子と発振回路の構成部品を搭載する複数の配線基板ブロックからなる配線基板母材とを配置したガイド板を設けておき、前記ポケットに水晶振動子を仮置きする（ステップ４）。水晶振動子を仮置きする複数のポケットと、複数の配線基板ブロックは、１：１で対応付けされており、所定の配線基板ブロックは、後述するステップで、所定のポケットに仮置きされた水晶振動子のデータコードに対応する発振回路の構成部品が搭載される。
【００１９】
次に、ＣＣＤカメラ等を用いて、ポケットに仮置きされている水晶振動子にマーキングされたデータコードを画像認識し、データを読み取る（ステップ５）。そこで、認識したデータから水晶振動子の周波数温度特性を識別し、前記データコードを読み取った水晶振動子と対応している配線基板ブロックに、前記識別した水晶振動子の周波数温度特性に合致する発振回路の構成部品を搭載する（ステップ６）。次に、ポケットに仮置きされている前記周波数温度特性を識別した水晶振動子を、ステップ６において発振回路の構成部品を搭載した当該配線基板ブロックに搭載する（ステップ７）。
【００２０】
そこで、ステップ８において、配線基板ブロック全てに、水晶振動子及び発振回路の構成部品を搭載したかを判定後、ＮＯの場合はステップ５に移行し、ＹＥＳの場合は次のステップに進む。次のステップにおいては、切断機等を用いて配線基板母材を個々の配線基板ブロックに分割する（ステップ９）。更に、水晶発振器の特性検査として、周波数特性や温度特性の検査を行った後（ステップ１０）、蓋を取り付けて密封し（ステップ１１）、完成検査として所定の検査を行い（ステップ１２）、水晶発振器は完成する（ステップ１３）。
【００２１】
図３は、図２において示した本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯの製造方法について、製造工程の変形例である。そこで、図２との相違点を説明すると、本変形例は、図２のステップ６において、認識したデータから水晶振動子の周波数温度特性を識別し、前記データコードを読み取った水晶振動子と対応している配線基板ブロックに、前記識別した水晶振動子の周波数温度特性に合致する発振回路の構成部品を搭載し、次に、ステップ７において、ポケットに仮置きされている前記周波数温度特性を識別した水晶振動子を、発振回路の構成部品を搭載した当該配線基板ブロックに搭載した後、ステップ８において、同様の工程を繰り返すとあるが、本変形例においては、ステップ５において、最初に全ての水晶振動子のデータコードの識別を完了させ、その後、全ての配線基板ブロックに、識別結果により該当する発振回路の構成部品を順次搭載した後（ステップ６）、夫々の配線基板ブロックに該当する全ての水晶振動子を搭載するものである。
【００２２】
図４は、本発明に係る温度補償型圧電発振器の第二の実施例を示すＴＣＸＯの断面図である。ＴＣＸＯ７は、配線基板８上に、発振回路の構成部品４を搭載すると共に、該配線基板８の上面に固定した柱部材９を介して所定のギャップを隔てて固定した水晶振動子１０とにより構成し、配線基板８の外部底面には外部接続端子１１を設けている。
本実施例は、ＴＣＸＯの構造が２段重ねタイプの代表例であり、水晶振動子を、発振回路の構成部品を搭載した配線基板の上面に固定するため、先ず、配線基板に発振回路の構成部品４を搭載し、その後、水晶振動子を配線基板に搭載する工程が必要であるが、予め、水晶振動子のデータコードを識別した後、発振回路の構成部品を搭載することにより、図２に示した製造工程例を示すフローチャートが、そのまま適応可能である。
【００２３】
図５は、本発明に係る温度補償型圧電発振器の第三の実施例を示すＴＣＸＯの断面図である。ＴＣＸＯ１２は、パッケージ１３の凹部内底部に発振回路の構成部品４を搭載すると共に、該パッケージ１３に設けた段差部に水晶振動素子１４を接続固定し、パッケージ１３の開口部を蓋１５を用いて封止した構造であり、パッケージ１３の外部底面には外部接続端子１６を設けている。
本実施例は、ＴＣＸＯの構造を小型化するため、シングルシール構造を採用した場合の代表例であり、予め、水晶振動素子のデータコードを識別した後、発振回路の構成部品を搭載することにより、図２に示した製造工程例を示すフローチャートが、そのまま適応可能である。尚、本実施例の如く、水晶振動素子がパッケージに実装されないで剥き出しの場合であっても、データコードを水晶振動素子に直接マーキングする技術は開発されており、本発明の製造工程が採用可能である。
尚、データコードは水晶振動素子の主振動領域外にマーキングすることは言うまでもない。
【００２４】
図６は、本発明に係わるガイド板の外観例である。ガイド板１７には、所定の位置にＴＣＸＯを構成する部品搭載用の配線基板母材１８と、水晶振動子を仮置きする複数のポケット１９が複数設けられている。配線基板母材１８において区画分割された配線基板ブロックは、ポケットの所定の位置と１：１に対応付けされており、ポケット１９の所定の位置に仮置きされた水晶振動子に表示されているデータコードに合致する発振回路の構成部品が、対応付けされた配線基板ブロックに搭載される。
【００２５】
図７は、本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯに使用される水晶振動子にマーキングされるデータコードの例を示す図である。本データコードは、書き込む情報として、個々の水晶振動子の周波数、或いは、これが使用されるべき水晶発振器を認識するためのデータと、水晶振動子の周波数温度特性を認識するためのデータ等があり、多くの情報を必要としているため、ディジタル情報を書き込んだ２次元データコードが使用される。同図（ａ）に示す如く、水晶振動子の所定の位置には、データコードの例として、（ｂ）に示すようなバーコード、或いは（ｃ）に示すようなドットマークが、レーザマーキング装置等を用いてマーキングされる。
以上、本発明の説明において、実施例として温度補償型圧電発振器について三例示したが、本発明はこれに限るものではなく、ランダム搭載可能な全てのアッセンブル製品に本製造方法は対応可能であり、又、ガイド板に設けたポケットに仮置きする部品として水晶振動子を用いたが、ＩＣ等のような後付け部品を適応しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように請求項１乃至４の発明は、温度補償型圧電発振器を組み立てる際にランダム搭載を採用し、ガイド板を用いたことにより、組み立て工程に制限を設けること無しに、低コストでリードタイムに影響を与えない温度補償型圧電発振器の製造方法を提供出来、温度補償型圧電発振器を製造する上で大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度補償型圧電発振器の第一の実施例であるＴＣＸＯについて、その断面図である。
【図２】本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯの製造方法について、製造工程例を示すフローチャートである。
【図３】図２において示した本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯの製造方法について、製造工程の変形例である。
【図４】本発明に係る温度補償型圧電発振器の第二の実施例であるＴＣＸＯについて、その断面図である。
【図５】本発明に係る温度補償型圧電発振器の第三の実施例であるＴＣＸＯについて、その断面図である。
【図６】本発明に係わるガイド板の外観例である。
【図７】本発明に係る温度補償型圧電発振器の一例であるＴＣＸＯについて、水晶振動子にマーキングされるデータコードの例を示す図である。
【図８】ＡＴカットの水晶振動子の温度変化に対する周波数変動の例を示すグラフである。
【図９】従来のランク分類法による組み立て工程例を示すフローチャートである。
【図１０】従来のランダム搭載法による組み立て工程例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・ＴＣＸＯ、　　　　　　　　　２・・配線基板、
３・・水晶振動子、　　　　　　　　４・・発振回路の構成部品、
５・・キャップ、　　　　　　　　　６・・外部接続端子、
７・・ＴＣＸＯ、　　　　　　　　　８・・配線基板、
９・・柱部材、　　　　　　　　　１０・・水晶振動子、
１１・・外部接続端子、　　　　　　１２・・ＴＣＸＯ、
１３・・パッケージ、　　　　　　　１４・・水晶振動素子、
１５・・蓋、　　　　　　　　　　　１６・・外部接続端子、
１７・・ガイド板、　　　　　　　　１８・・配線基盤母材、
１９・・ポケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004120427.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2004120427.tif 000011
【図１０】
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