(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹陥部を有したパッケージ本体及び該凹陥部の開口を閉止する蓋を備えたパッケージと、該パッケージ本体の凹陥部内底面の配線パターン上に搭載した圧電振動子と、発振回路及び温度補償回路を構成する電子部品と、上記パッケージ本体の底面に露出配置した電源端子、出力端子、及びグランド端子と、を備え、上記圧電振動子及び上記電子部品と上記パッケージ本体下面の各端子とを導通接続した圧電発振器であって、上記パッケージ本体の適所に外部から調整可能な上記電子部品の調整用端子を露出配置したものにおいて、上記パッケージ本体は、凹陥部を囲繞する側壁の適所に少なくとも一つの窓を備え、該窓から露出する凹陥部内底面に上記調整用端子を露出配置したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
上面に配線パターンを備えた絶縁基板と、該絶縁基板上面の上記配線パターン上に搭載した発振回路及び温度補償回路を構成する電子部品と、上記絶縁基板の底面に露出配置した電源端子、出力端子、及びグランド端子と、を備え、上記電子部品と上記絶縁基板下面の各端子とを導通接続した圧電発振器であって、上記絶縁基板の適所に外部から調整可能な上記電子部品の調整用端子を配置したものにおいて、上記絶縁基板の上面適所に導電性を備えた複数の柱部材を立設し、該柱部材間に露出する上記絶縁基板上面に上記調整用端子を露出配置し、該各柱部材の上部により圧電振動子を支持したことを特徴とする圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器の改良に関し、特にパッケージ内に搭載した発振回路、温度補償回路等を構成する回路部品から延びる調整用の端子をパッケージ外部からの操作により調整可能に構成した場合に、圧電発振器をプリント基板上に実装した際に調整用端子が種々の不具合をもたらすことを防止した圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても低価格化、小型化及び薄型化の要請が高まっている。このような要請に対しては、水晶振動子をパッケージ化するのみならず、周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化して部品点数を削減している。
図６(a)は従来の圧電発振器の一例としての水晶発振器の外観構造を示す斜視図、(b)はＡ−Ａ断面図、(c)は底面図である。この圧電発振器１はパッケージ本体３と蓋４とから成るパッケージ２と、パッケージ本体３の上面の凹陥部６の内底面を構成する絶縁基板３ａの上面に形成した配線パターン７上にハンダ等により実装した水晶振動子８及びＩＣパッケージ化された電子部品９と、パッケージ本体３の絶縁基板３ａの四辺に沿って立設した外枠を構成する側壁３ｂと、４つの側壁３ｂから成る外枠上面に固定されて凹陥部６を閉止する上記蓋４と、を有する。
絶縁基板３ａの底面には、図６(c)に示すように電源端子、出力端子、及びグランド端子等の端子群１０と、パッケージ本体の外部から調整用装置のプローブ端子等を接触させることにより、該プローブ端子等を介して温度補償回路やアンプ等を構成する電子部品９の設定値を調整するための信号の供給を受ける調整用端子１１を配置している。
図７は上記水晶発振器の等価回路図であり、水晶振動子８は温度補償回路１５、アンプ１６等を含む発振回路１７（ＩＣ化された電子部品９）と接続されている。温度補償回路１５及びアンプ１６からは夫々調整用端子１１が導出されて絶縁基板３ａの底面に露出されている。
【０００３】
上記調整用端子１１は、温度補償回路の設定値や、アンプの増幅率を調整する為に、水晶発振器の製造メーカーが組付け完了後の調整段階において調整用の信号を供給するために絶縁基板３ａの底面に露出配置されており、調整を終了して完成した水晶発振器を出荷した後で、これを購入したアッセンブリメーカーがプリント基板上に実装して使用する際には不要な端子である。しかるに水晶発振器を実装する段階において、発振器を機能させる為に必要な端子群１０をプリント基板面のランド上に半田接続するだけで、絶縁基板３ａの底面に露出した調整用端子１１をプリント基板表面から浮かせた状態に放置することは発振器の機能上の不具合をもたらすため、通常はプリント基板上に予め設けた調整用端子専用のランドと、調整用端子とを半田接続しておく必要がある。しかし、アッセンブリメーカーにとって本来不要な多数の調整用端子をプリント基板上に半田接続するための煩雑な作業はプリント基板上に電子部品類を実装する作業性を大幅に低下させる原因となるばかりでなく、プリント基板上の配線パターン数が増える為、パターンの引き回しの簡略化が強く求められる現状に反する結果となる。また、逆に、このような調整用端子専用のランドの存在は、調整用端子１１が存在しなければ配線可能であった筈の有用な配線パターンの引き回しを阻害する原因ともなっている。
なお、プリント基板上に圧電発振器を実装した後で、温度補償回路やアンプを再調整する必要が発生した場合には、従来はパッケージ底面の調整用端子に予めリード端子等を半田接続して引き出しておき、このリード端子を利用して調整用信号を入力していた。このため、圧電発振器の実装に伴う複雑な作業が増大し、この点の改善が求められていた。
【０００４】
そこで、図８の断面図に示した如く、絶縁パッケージ２の底面を構成する絶縁基板３ａの底面に形成した凹所１２の天井面に調整用端子１１を配設したパッケージ構造を備えた圧電発振器が提案されている。このように調整用端子１１を十分な深さを有した凹所１２の天井面に配置することにより、実装時にプリント基板面との間の距離を十分に確保できる為、調整用端子専用のランドをプリント基板上に設けて両者を半田接続する必要がなくなる。しかし、絶縁基板３ａに十分な深さの凹所を形成するためには、セラミック等の積層板から成る絶縁基板を十分な厚みに設定しておく必要がある為、パッケージの全高が増大し、電子部品の低背化という要請に反する結果となる。この不具合を解消すべく、絶縁基板３ａを構成するセラミック板の積層枚数を減少すると、絶縁基板３ａの全厚が薄くなり、凹所１２の深さを十分に確保できない為、結果として図６に示した如き底面が平坦なパッケージ２の場合と同様な不具合が発生する。
また、圧電発振器を実装完了した後で再調整を行う場合に、凹所１２の天井面に配置した調整用端子１１に調整用の電極を直接接触させる方法がなかったため、再調整が不可能であった。このため、リード端子を調整用端子１１から引き出してパッケージ外部に導出するという煩雑な作業が必要であった。
このように、圧電発振器を搭載する各種機器の小型化、低背化の要請に合致した低背化を実現できる圧電発振器であって底面に調整用端子が露出していないものはこれまで提案されたことがなかった。また、実装後に調整用端子にリード端子を接続することなく再調整を行うことができる圧電発振器も存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、圧電発振器のパッケージ底板を構成する絶縁基板の底面に調整用端子を配置する為の十分な深さを備えた凹所を形成する為に該絶縁基板の肉厚を厚くすることなく、絶縁基板を薄くしてパッケージの全高の低背化を図りながら、プリント基板上への実装時に不具合が発生しない適所に調整端子を配置することを可能とした圧電発振器を提供することにある。また、圧電発振器をプリント基板上に実装した後で、調整用端子にリード端子を接続することなく再調整を行うことができる圧電発振器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、上面に凹陥部を有したパッケージ本体及び該凹陥部の開口を閉止する蓋を備えたパッケージと、該パッケージ本体の凹陥部内底面の配線パターン上に搭載した圧電振動子と、発振回路及び温度補償回路を構成する電子部品と、上記パッケージ本体の底面に露出配置した電源端子、出力端子、及びグランド端子と、を備え、上記圧電振動子及び上記電子部品と上記パッケージ本体下面の各端子とを導通接続した圧電発振器であって、上記パッケージ本体の適所に外部から調整可能な上記電子部品の調整用端子を露出配置したものにおいて、上記パッケージ本体は、凹陥部を囲繞する側壁の適所に少なくとも一つの窓を備え、該窓から露出する凹陥部内底面に上記調整用端子を露出配置したことを特徴とする。
請求項２の発明は、上面に配線パターンを備えた絶縁基板と、該絶縁基板上面の上記配線パターン上に搭載した発振回路及び温度補償回路を構成する電子部品と、上記絶縁基板の底面に露出配置した電源端子、出力端子、及びグランド端子と、を備え、上記電子部品と上記絶縁基板下面の各端子とを導通接続した圧電発振器であって、上記絶縁基板の適所に外部から調整可能な上記電子部品の調整用端子を配置したものにおいて、上記絶縁基板の上面適所に導電性を備えた複数の柱部材を立設し、該柱部材間に露出する上記絶縁基板上面に上記調整用端子を露出配置し、該各柱部材の上部により圧電振動子を支持したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１(a)(b)(c)及び(d)は本発明の一実施形態としての圧電発振器の構造を示す斜視図、Ｂ−Ｂ断面図、底面図及び調整作業の説明図であり、この圧電発振器２１はパッケージ本体２３と蓋２４とから成るパッケージ２２と、パッケージ本体２３の底板を構成する絶縁基板２３ａの上面に形成した配線パターン２７上にハンダ等により実装した水晶振動子等の圧電振動子２８及びＩＣパッケージ化された電子部品２９と、パッケージ本体２３の絶縁基板２３ａの四辺に沿って立設した外枠を構成する側壁２３ｂと、４つの側壁２３ｂから成る外枠上面に固定される上記蓋２４と、を有する。
また、少なくとも一つの側壁２３ｂには、絶縁基板２３ａの上面を露出させる為の窓３０が貫通形成されている。この例では、窓３０は対向し合う２つの側壁２３ｂに形成されている。
絶縁基板２３ａの底面には、図１(c)に示すように電源端子、出力端子、及びグランド端子等の端子群３５が配置されている。また、パッケージ本体の外部から調整用の電極４０を接触させることにより、該電極４０を介して温度補償回路やアンプ等を構成する電子部品２９の設定値を調整するための信号の供給を受ける調整用端子３６が、窓３０から露出する絶縁基板２３ａの上面に配置されている。
絶縁基板２３ａ上の配線パターンのレイアウト等の都合から対向し合う２つの側壁２３ｂに設けた窓３０から露出する絶縁基板上に調整用端子３６を配置する為の十分なスペースを確保できない場合には、点線で示したように他の側壁に同様な窓３０を形成し、該他の窓３０から露出する絶縁基板上のスペースに残りの調整用端子３６を配置するようにしてもよい。
【０００８】
このように本発明の圧電発振器によれば、パッケージ本体の側壁の少なくとも一部に貫通窓を形成して絶縁基板２３ａ上面を外部と連通させた上で、該絶縁基板上面適所に調整用端子を配置したので、パッケージ本体の外部から図示しない調整用の電極等を接触させることにより、該電極等を介して温度補償回路やアンプ等を構成する電子部品２９の設定値を調整するための信号を供給することができる。電子部品の設定値の調整を終了して完成した圧電発振器を購入したアッセンブリメーカ等は、パッケージ底面の端子群３５のみをプリント基板上のランドに半田接続すればよく、調整用端子３６を半田接続する必要がないため、接続作業が効率化するばかりでなく、該プリント基板上に調整用端子を半田接続する為の格別な配線を施す必要がなくなるので、プリント基板上の配線が複雑化することを防止できる。更に、パッケージ底面に調整用端子がある場合には、実装時に調整用端子直下のプリント基板表面部分には調整用端子専用のランドを配置する必要がある為に、それ以外の配線パターンを配線することができなかったが、本実施形態のようにパッケージ底面に調整用端子を配置しない構成であれば、パッケージ底面直下のプリント基板上の配線が自由になる。
また、従来のようにパッケージ底面に調整用端子がある場合には、圧電発振器をプリント基板上に実装した後で、再調整の為にパッケージ底面にある調整用端子に対して調整用の電極を当接して調整の為の信号を入力することは容易ではなかった。これに対して、本実施形態にあっては、調整用端子３６はパッケージ本体側壁に設けた窓から露出した絶縁基板上に露出配置されているので、実装後においても調整用装置のプローブ電極４０を窓３０から差し込んで調整用端子３６に圧接し所要の調整作業を行うことが容易となる。なお、該プローブ電極４０としてバネ性を有した材料を用い、その先端を調整用端子に弾性的に圧接しながら調整用信号を供給することが好ましい。
なお、上記実施形態では絶縁基板２３ａ側から側壁２３ｂを上向きに突設したが、絶縁基板２３ａを平板状に構成する一方で、蓋２４側から下向きに側壁を突設するようにしてもよい。
【０００９】
次に、図２(a)及び(b)は本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器の斜視図、及び断面図であり、この圧電発振器５０は上面適所、例えば四隅に柱部材５２を立設した絶縁基板５１を備え、各柱部材５２上にはパッケージ化された圧電振動子５３の底部が固定されている。絶縁基板５１上の配線パターン上には温度補償回路、増幅回路等を含む電子部品５４が実装され、各配線パターンは柱部材５２内部或は外面に沿って配線された接続導体（導電性材料）により圧電振動子５３に設けた電極と接続されている。また、各柱部材５１間に形成される窓５６内に露出する絶縁基板５１の端縁には調整用端子５５が露出配置されており、図１の実施形態と同様に調整用電極を調整用端子５５に圧接することにより、電子部品５４を構成する回路の設定値を調整可能に構成されている。従って、圧電発振器製造段階における調整のみならず、プリント基板上に実装した後の再調整にも便利である。
なお、この例の柱部材５２は、絶縁基板５１と同一材料であり、絶縁基板を製造する際に同時に一体化形成されるものである。バッチ処理により製造する場合には、柱部材５２を備えた絶縁基板５１を多数平面的に連結した形状の大面積のシート状基板を用い、個々の領域上に形成した配線パターン上に電子部品を搭載した後で、個々の領域間の境界線に沿って分割する。その後、分割された個々の絶縁基板５１上の柱部材５２上に接着等により圧電振動子５３を固定する。
また、圧電振動子５３は、パッケージ内に図示しない水晶振動素子を気密収容したものであり、水晶振動素子上に形成された励振電極等から引き出されたリード部がパッケージ底面等の外面に露出配置された外部電極と接続される。
尚、図２(c)は変形例であり、この変形例は絶縁基板５１を平板状に構成すると共に、圧電振動子５３側から柱部材５２を下方に突設し、各柱部材５２を絶縁基板５１の四隅上に固定した構成を備えている。各窓５６から露出する絶縁基板上面に調整用端子５５を配置する構成、その他の効果等は図２(a)(b)のものと同様である。
【００１０】
次に、図３(a)(b)及び(c)は図２の変形例であり、この実施形態が図２の例と異なる点は、柱部材５２として金属等の導電性材料から成るピンを使用した構成にある。このピンから成る柱部材５２は、棒状体５２ａの頂部に円盤、その他の形状の薄板部５２ｂを有した構成を備え、棒状体５２ａの下部は絶縁基板５１の上面に埋設固定されている。頂部の薄板部５２ｂは図３(b)の例のように圧電振動子５３のパッケージの平坦な下面のメタライズ電極５３ａに固定してもよいし、図３(c)のように圧電振動子５３のパッケージに設けた凹所５３ｂ内に嵌合させた上でメタライズ電極５３ａに固定してもよい。固定方法は導電性接着剤による接着、半田接続等による。また、棒状体５２ａは絶縁基板５１上の配線パターンと導通し、また薄板部５２ｂは圧電振動子５３のパッケージ下面、或は凹所５３ｂ内面に設けた電極５３ａと電気的機械的に接続されることにより、圧電振動子５３内部の図示しないリード部等と電気的に接続される。
なお、上記柱部材５２は、例えば基材としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ（コバール）を用い、薄板部５３ｂの上面にＡｇ−Ｃｕをメッキしたものを用いる。
バッチ処理により製造する手順は図２の場合と同様である。
この実施形態においても、図２の場合と同様に、柱部材５２間に形成される窓内に露出される絶縁基板５１の上面には調整用端子５５が露出配置されている。次に、図１、図２、及び図３の各実施形態のような窓付側壁や、柱部材等を備えた絶縁基板や、柱部材を備えた圧電振動子（蓋）は、形状が複雑である為、夫々を生産する手数がかかり、生産性が低下する為コストが高くなる。また、調整用端子が窓から内部に入った基板上に配置している為、これと接触するプローブ電極をバネ性を備えた特殊な構成とする必要があり、一般的なピンプローブを使用することができず調整に要するコストが高くなる。しかも、上記特殊なプローブを使用した場合に接触不良が発生することがあり、製造歩留が低下する。
【００１１】
図４(a)及び(b)はこのような不具合を解決する為の実施形態であり、この圧電発振器６０は、絶縁基板６１上に逆碗型の蓋６２をかぶせるとともに、外壁６６に調整用端子７０を露出配置した構成を有する。即ち、蓋６２の凹所６２ａ内に位置する絶縁基板６１上面には、圧電振動子６３や発振回路を構成する回路部品６４を搭載する一方で、該圧電振動子６３、回路部品６４を支持する配線パターン６５は調整用端子７０と接続する。調整用端子７０は図４(b)にも示すように外壁６６に露出した部分７０ａと、絶縁基板６１と蓋６２との接合面から内部に導入されたリード部分７０ｂとから成り、リード部分７０ｂを配線パターン６５と接続する。
具体的には、リード部分７０ｂは絶縁基板上或は蓋６２の底面に係止したメタライズ領域であり、絶縁基板上に蓋を接続する際にこのリード部分７０ｂと調整用端子７０とを電気的に接続する。
この例では、蓋６２の外壁面から絶縁基板６１の側面にかけて調整用端子７０の露出部分７０ａを延在させたが、これは一例であり、蓋の外壁面だけ、或は絶縁基板６１の側面だけに夫々露出部分７０ａを配置してもよい。
この実施形態によれば、蓋６２の窓等を形成する必要がない為、製造コストを低下でき、しかも調整用端子７０はフラットな外壁６６に形成されているに過ぎないので、一般的なピンプローブを使用することができ、調整に要するコストも低減できる。更に、調整用端子の面積を広くできるので、太いプローブを用いて作業性を高めることができる。
なお、図４において示した蓋６２の代わりに、蓋６２を兼ねる圧電振動子を用いてもよい。即ち、図２、図３の実施形態のように蓋自体を圧電振動子として構成してもよい。
次に、図５(a)及び(b)は図４の変形実施形態であり、蓋を圧電振動子として兼用した場合の斜視図、及び断面図である。この圧電発振器６０の絶縁基板６１上には蓋を兼ねる圧電振動子８０が固定されている。圧電振動子８０の外壁には調整用端子７０が形成されている。この調整用端子７０は外壁に露出した部分７０ａと、絶縁基板６１と圧電振動子８０との接合面から内部に導入されたリード部分７０ｂとから成り、リード部分７０ｂを配線パターン６５と接続する。
次に、図５(b)に示すように、圧電振動子８０は断面Ｈ型のパッケージ８１と、パッケージ８１の下側凹所８２によって絶縁基板上の回路部品６４を含む空間を封止し、上側凹所８３内には水晶振動素子等の圧電振動素子８４を収容し、かつ金属蓋８５によって上側凹所８３を気密封止した構成を有する。
この実施形態においても、側壁に窓等を形成する必要がない為、製造コストを低下でき、しかも調整用端子７０はフラットな外壁に形成されているに過ぎないので、一般的なピンプローブを使用することができ、調整に要するコストも低減できる。更に、調整用端子の面積を広くできるので、太いプローブを用いて作業性を高めることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧電発振器のパッケージ底板を構成する絶縁基板の底面に調整用端子を配置する為の十分な深さを備えた凹所を形成する為に該絶縁基板の肉厚を厚くして全高を高くすることなく、また、絶縁基板を薄くしてパッケージの全高の低背化を図りながらも、プリント基板上への実装時に不具合が発生しない適所に調整用端子を配置することができる。即ち、絶縁基板の底面等に調整用端子を配置した場合には調整用端子をプリント基板上の専用ランドと接続する作業が必要になったり、実装後の再調整の為に調整用端子を使用するために調整用端子からリード端子等を引き出す必要があったが、本発明ではパッケージ本体の側壁に設けた窓から露出するパッケージ本体の内底面（絶縁基板上面）に調整用端子を配置するので、プリント基板上への実装後に調整用端子を接続する必要がなく、また実装完了後の再調整作業も容易である。
また、調整用端子を圧電発振器の側壁外面に形成したので、側壁に窓等を形成する必要がなくなり製造コストを低下できる。しかも調整用端子はフラットな外壁に形成されているに過ぎないので、一般的なピンプローブを使用することができ、調整に要するコストも低減できる。更に、調整用端子の面積を広くできるので、太いプローブを用いて作業性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (a)(b)(c)及び(d)は本発明の一実施形態としての圧電発振器の構造を示す斜視図、Ｂ−Ｂ断面図、底面図及び調整作業の説明図。
【図２】  (a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の斜視図、及び断面図、(c)はその変形例を示す斜視図。
【図３】  (a)(b)及び(c)は本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の説明図。
【図４】  (a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す斜視図、及び断面図。
【図５】  (a)及び(b)は本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す斜視図、及び断面図。
【図６】  (a)(b)及び(c)は従来例の圧電発振器の説明図。
【図７】従来例の圧電発振器の等価回路図。
【図８】他の従来例の圧電発振器の構成を示す断面図。
【符号の説明】
２１  圧電発振器、２２  絶縁パッケージ、２３  パッケージ本体、２３ａ  絶縁基板、２３ｂ  側壁、２４  蓋、２７  配線パターン、２８  水晶振動子、２９  電子部品、３０  窓、３５  電源端子、出力端子、及びグランド端子等の端子群、３６  調整用端子、４０  電極、５０  圧電発振器、５２  柱部材、５２ａ  棒状体、５２ｂ  薄板部、５３  圧電振動子、５４  電子部品、６０  圧電発振器、６１  絶縁基板、６２  蓋、６２ａ  凹所，６３  圧電振動子，６４  回路部品，６５  配線パターン，７０  調整用端子，７０ａ  露出した部分，７０ｂ  リード部分
【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】
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【図７】
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【図８】
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