(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に少なくとも発振回路を構成する電子部品を搭載すると共に底面に外部電極を備えた平面状の配線基板と、圧電振動子とを、柱部材を介して導通固定した圧電発振器であって、
前記柱部材は、側面に切断面と上面及び底面にそれぞれが互いに導通した金属面とを有したものであり、
前記配線基板は、その上面に前記柱部材の底面側の前記金属面を導通固定する為の柱部材固定用パターンが形成されたものであり、
前記圧電振動子は、パッケージの気密空所内に圧電振動素子を封止したものであってパッケージ底面には前記柱部材の上面側の前記金属面と導通固定する為の底面電極を備えたものであり、
前記柱部材の上面側の前記金属面が前記圧電振動子の前記底面電極に導電性部材を介して導通固定され、
前記柱部材の底面側の前記金属面が前記柱部材固定用パターンに導電性部材を介して導通固定され、
前記柱部材の側面の前記切断面は、前記柱部材を前記配線基板に固定した後に切断によって形成された面である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に関し、特に発振回路や温度補償回路を構成する電子部品を搭載する配線基板の上部に、柱部材を用いてパッケージ化された圧電振動子を固定した構成を備えた圧電発振器とその製造方法に関する。
【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。
そこで、従来、チップ部品を使用してパッケージ化した圧電発振器の製造が行われており、その構造は、発振回路や温度補償回路を構成する電子部品を搭載する配線基板の上部に、柱部材を用いてパッケージ化された圧電振動子を固定する構造のものが多く、電子部品を搭載する配線基板上にあるランド上に、クリームハンダをスクリーン印刷してリフロー方式によりチップ部品を固定し、パッケージ化された圧電振動子を配線基板に固定した柱部材の上部に立体的に配置することにより専有面積の低減を図っている。
【０００３】
図３は、従来の圧電発振器の一例である水晶発振器について、第一の外観構造を示す。同図は、縦断面図であり、上面のランド１上に発振回路及び温度補償回路を構成する複数の電子部品２を搭載すると共に外部電極３を備えた平板状の配線基板４と、該配線基板４の上面に固定した柱部材５を介して所定のギャップを隔てて固定された水晶振動子６とを備えた水晶発振器である。又、柱部材５の底部電極７を配線基板４の上面に形成した柱部材固定用パターン８に電気的機械的に固定し、柱部材５の上部電極９を水晶振動子６の底面電極１０と電気的機械的に固定している。ここで使用されている柱部材５は、四角柱、その他の多角柱のセラミックブロックと、セラミックブロックの底部に設けた底部電極７と、セラミックブロックの上部に設けた上部電極９と、両電極間を導通する接続導体とにより構成する。
【０００４】
この柱部材５を配線基板４上の柱部材固定用パターン８上に固定する場合には、スクリーン印刷により柱部材固定用パターン８上に塗布したクリームハンダを用いたリフロー接続を行う。このスクリーン印刷においては、ランド１に対するクリームハンダの塗布作業も同時に実施し、クリームハンダを塗布したランド１及び柱部材固定用パターン８上に夫々電子部品２及び柱部材５を戴置した上で、リフロー炉内で同時に加熱を行い、その後冷却することにより、電子部品２及び柱部材５を固定する。
水晶振動子６については、柱部材５を配線基板４上に固定した上で、柱部材５の上部電極９上に導電性接着剤等を用いて底面電極１０を固定してもよいし、上部電極９と底面電極１０との接続を、電子部品２等をリフロー接続する際に同時に実施してもよい。
【０００５】
図４は、従来の圧電発振器の一例である水晶発振器について、第二の外観構造を示す。本従来例と図３との相違点は、配線基板と水晶振動子とを電気的機械的に固定する柱部材の材質として、本従来例では、金属製のボールを用いたことにある。そこで、図４においては、金属ボールからなる柱部材１１を用いて配線基板４上の柱部材固定用パターン８と、水晶振動子６の底面電極１０とを接続した例を示している。柱部材５と柱部材固定用パターン８との間の接続や、柱部材５と水晶振動子６の底面電極１０との接続方法は、それぞれクリームハンダを用いたリフロー接続であってもよいし、導電性接着剤を用いた接続であってもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の圧電発振器においては、次のような問題点が生じていた。
図３に示した水晶発振器は、角柱の柱部材５を使用しており、この柱部材５を配線基板４の柱部材固定用パターン８上に固定する場合には、スクリーン印刷により柱部材固定用パターン８上に塗布したクリームハンダを用いたリフロー接続等を行う。そこで、柱部材５を柱部材固定用パターン８のクリームハンダ上に戴置する際は、常に柱部材５の電極面が正しく柱部材固定用パターン８面に接触するよう戴置する必要があるが、従来においては、誤って柱部材５の電極面が柱部材固定用パターン８の表面に接触しない方向で戴置されるという危険性を伴う。
【０００７】
図５に、従来の角型の柱部材を配線基板に取り付けた際の外観構造を示す。柱部材は、セラミック等の素材の上面及び下面に電極１２を設け、上面と下面の電極間をスルーホール１３等により導通したものである。この柱部材を配線基板に取り付ける際は、図の（ａ）に示すように柱部材は、上面、下面方向に電極１２が位置する必要があり、（ｂ）に示すように柱部材の両サイドに電極１２が位置すると、水晶発振器を柱部材に取り付けた際に配線基板と水晶発振器の導通が得られないことになる。
又、柱部材の寸法について、多少なりと製造誤差が生じ、柱部材を用いて水晶振動子を固定した際に、柱部材の高さの寸法がばらついて、電気的機械的な固定に不具合が発生することがある。
【０００８】
一方、図４に示した水晶発振器は、金属ボールの柱部材５を使用しており、この柱部材５を配線基板４の柱部材固定用パターン８上に固定する場合には、柱部材５と柱部材固定用パターン８との間の接続や、柱部材５と水晶振動子６の底面電極１０との接続を、それぞれクリームハンダを用いたリフロー接続等により行うが、金属ボールは転がり易くクリームハンダ上に戴置した際に配線基板に設けた柱部材固定用パターン８からずれる可能性があり、作業性が低下するという問題を生ずる。
本発明は、上述したような従来の圧電発振器の製造の際に生ずる問題を解決するためになされたものであって、配線基板と圧電振動子とを電気的機械的に固定する柱部材を改良することによって、信頼性が高く作業効率の優れた圧電発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【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圧電発振器は、以下の構成をとる。本発明の圧電発振器は、上面に少なくとも発振回路を構成する電子部品を搭載すると共に底面に外部電極を備えた平面状の配線基板と、圧電振動子とを、柱部材を介して導通固定した圧電発振器であって、前記柱部材は、側面に切断面と上面及び底面にそれぞれが互いに導通した金属面とを有したものであり、前記配線基板は、その上面に前記柱部材の底面側の前記金属面を導通固定する為の柱部材固定用パターンが形成されたものであり、前記圧電振動子は、パッケージの気密空所内に圧電振動素子を封止したものであってパッケージ底面には前記柱部材の上面側の前記金属面と導通固定する為の底面電極を備えたものであり、前記柱部材の上面側の前記金属面が前記圧電振動子の前記底面電極に導電性部材を介して導通固定され、前記柱部材の底面側の前記金属面が前記柱部材固定用パターンに導電性部材を介して導通固定され、前記柱部材の側面の前記切断面は、前記柱部材を前記配線基板に固定した後に切断によって形成された面であることを特徴とする。
【００１２】
【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。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係わる圧電発振器の一例である水晶発振器について、その縦断面図、及び分解斜視図である。
同図は、上面のランド１４上に発振回路及び温度補償回路を構成する複数の電子部品１５を搭載すると共に外部電極１６を備えた配線基板１７と、該配線基板１７の上面に固定した柱部材１８を介して所定のギャップを隔てて固定された水晶振動子１９とを備えた水晶発振器である。又、柱部材１８の底部電極（底面側電極）２０を配線基板１７の上面に形成した柱部材固定用パターン２１に電気的機械的に固定し、柱部材１８の上部電極（上面側電極）２２を水晶振動子１９の底面電極２３と電気的機械的に固定している。ここで使用されている柱部材１８は、詳細を後述するが、同一のセラミック板に複数の穴を設けて加工し形成したもので、セラミック板の厚さを柱部材の高さ方向とし、配線基板１７に搭載する電子部品１５の最大実装高を上回る厚みを有している。柱部材１８は、セラミック板の裏面に設けた底部電極２０と、セラミック板の表面に設けた上部電極２２と、両電極間を導通する接続導体とにより構成する。
水晶振動子１９については、柱部材１８を配線基板１７上に固定した上で、柱部材１９の上部電極２２上に導電性接着剤等を用いて底面電極２３を固定する。
【００１３】
図２は、本発明に係わる圧電発振器の一例である水晶発振器について、配線基板と柱部材の製造方法及び両者の接合固定方法を示す図である。
同図に示すように、配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５は、夫々大面積の配線基板母材及び柱部材用母材上に区画形成された配線基板１７及び柱部材ブロック２６を多数設けている。
ここで柱部材ブロック２６とは、柱部材用セラミック板２５に穴を形成することにより区画を示す格子状部材と、この格子状部材から半島状の突起片として穴に突出する柱部材１８とを一体的に形成したものである。そして各柱部材１８は、配線基板１７に設けた柱部材固定用パターン２１の位置に合わせて配置されている。柱部材用セラミック板２５は、表面と裏面がメタライズ化されており、柱部材１８の所定位置には表面と裏面を導通させるためのスルーホール等が設けられており、柱部材１８の底部電極と上部電極を構成する。又、柱部材用セラミック板２５の厚さは、配線基板１７に搭載する電子部品１５の実装高に合わせて決定されている。
【００１４】
そこで、水晶発振器の配線基板と柱部材の接合固定方法を説明すると、先ず、大面積の配線基板母材上に区画形成して設けた配線基板を有する配線基板用プリント板２４を製造した後、電子部品１５を搭載するランドにスクリーン印刷によってクリームハンダを塗布し、夫々の電子部品１５を戴置した後、リフロー炉内において加熱を行い、その後冷却することにより電子部品１５を固定する。次に、柱部材用母材上に所定の穴を設けることにより区画形成した柱部材ブロック２６を有する柱部材用セラミック板２５を製造しておき、電子部品１５を搭載して固定済みである配線基板用プリント板２４の夫々の配線基板ブロック２６に設けた柱部材固定用パターン２１に、導電性接着剤を塗布した後柱部材固定用パターン２１と柱部材１８の位置合わせをおこなって、配線用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５とを接合し固定する。その後、配線用プリント板２４の点線にて図示した位置において、ダイシング・ソー等の切断機を用いて切断し、柱部材１８を固定した配線基板１７を分離する。
【００１５】
配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５との接合手順については、先ず、最初に配線基板用プリント板２４に設けた柱部材固定用パターン２１と柱部材用セラミック板２５に設けた柱部材１８の底部電極とを導電性接着剤等を用いて固定した後、配線基板用プリント板２４に設けた電子部品１５を搭載するランド１４にスクリーン印刷によってクリームハンダを塗布し、夫々の電子部品１５を戴置した後、リフロー炉内において加熱を行い、その後冷却することにより電子部品１５を固定する方法であってもよい。
【００１６】
更に、配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５との接合手順について、配線基板用プリント板２４に設けた電子部品１５を搭載するランドと、柱部材固定用パターン２１とに、スクリーン印刷によってクリームハンダを塗布して夫々の電子部品１５を戴置して、配線基板用プリント板２４と柱部材用セラミック板２５の位置を合わせして重ね、リフロー炉内において加熱を行い、その後冷却することにより電子部品１５と柱部材用セラミック板２５に設けた柱部材１８とを固定する方法であってもよい。
【００１７】
そこで、本発明による柱部材は、１枚の柱部材用セラミック板に複数の柱部材を形成して製造したものであるので、柱部材の高さは全て同一となり、圧電振動子を取り付ける際に生じる柱部材の寸法不良による取付け不具合を防ぐことができると共に、大面積の柱部材用母材上に区画形成された柱部材ブロックと、大面積の配線基板用プリント板上に区画形成された配線基板とを一括して接合可能であるので、効率のよい生産が可能となる。
【００１８】
又、大面積の柱部材用母材上に区画形成された柱部材ブロックを使用することにより、柱部材を配線基板に設けた柱部材固定用パターンに個々に戴置する必要がなく、柱部材を配置する際に必要な上下の位置関係も常に同一方向であり、柱部材の取り付け誤りを防ぐことができると共に、柱部材をクリームハンダ上に戴置した際に配線基板に設けた柱部材固定用パターンからずれる可能性もなく、作業効率の向上が図られる。
次に、柱部材１８を固定した配線基板１７の製造が完了すると、柱部材１８の上部電極２２に導電性接着剤を塗布し、水晶振動子１９の底面電極２３に接着させることにより、水晶振動子１９を配線基板１７に固定して水晶発振器は完成する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上述したように、配線基板の上部にパッケージ化された圧電振動子を固定した構成を備えた圧電発振器において、請求項１、２、３共に、配線基板と圧電振動子を電気的機械的に固定する柱部材として、大面積の柱部材用母材上に区画形成された柱部材ブロックに設けた柱部材を使用し、この柱部材と大面積の配線基板母材に区画形成した配線基板とを一括接合するため、圧電発振器の組立を行う際に、信頼性と生産効率の向上が図られ、圧電発振器の低コスト化に著しい効果を発揮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる圧電発振器の一例である水晶発振器について、その縦断面図（ａ）、及び分解斜視図（ｂ）である。
【図２】本発明に係わる圧電発振器の一実施例である水晶発振器について、配線基板と柱部材の製造方法及び両者の接合固定方法を示す図である。
【図３】従来の圧電発振器の一例である水晶発振器について、第一の外観構造を示す。
【図４】従来の圧電発振器の一例である水晶発振器について、第二の外観構造を示す。
【図５】従来の角型の柱部材を配線基板に取り付けた際の外観構造を示す。
【符号の説明】
１・・ランド、                    ２・・電子部品、
３・・外部電極、                  ４・・配線基板、
５・・柱部材、                    ６・・水晶振動子、
７・・底部電極、                  ８・・柱部材固定用パターン、
９・・上部電極、                １０・・底面電極、
１１・・柱部材、                  １２・・電極、
１３・・スルーホール、            １４・・ランド、
１５・・電子部品、                １６・・外部電極、
１７・・配線基板、                １８・・柱部材、
１９・・水晶振動子、              ２０・・底部電極、
２１・・柱部材固定用パターン、    ２２・・上部電極、
２３・・底面電極、                ２４・・配線基板用プリント板、
２５・・柱部材用セラミック板、    ２６・・柱部材ブロック
【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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