(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の外部電極を備えた温度特性を有する水晶振動子と、前記水晶振動子の前記第１の外部電極にベースが接続されたトランジスタと、前記トランジスタのベースとエミッタとの間に接続された第１のコンデンサと、前記トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第１の抵抗及び第２のコンデンサが並列接続された並列回路と、前記トランジスタの前記ベースと前記グランドとの間に接続された第２の抵抗とから構成された変形コルピッツ型発振回路と、
前記水晶振動子の前記第２の外部電極に接続されて、温度変化に伴う前記発振回路の周波数変動を補償する温度補償回路と、
前記水晶振動子の発振周波数を調整するために抵抗値調整されるトリマブルチック抵抗器を含んで構成された周波数微調整回路とを具備する温度補償型水晶発振器であって、
前記第１及び第２のコンデンサがそれぞれ負の温度特性を有しており、
前記第１のコンデンサの容量の温度変化率が前記第２のコンデンサの温度変化率よりも大きく、
前記負の温度特性は、前記温度補償回路により補償された所定の温度範囲における前記周波数の変化率を小さくするように選定されていることを特徴とする温度補償型水晶発振器。
【請求項２】
第１及び第２の外部電極を備えた温度特性を有する水晶振動子と、前記水晶振動子の前記第１の外部電極にベースが接続されたトランジスタと、前記トランジスタのベースとエミッタとの間に接続された第１のコンデンサと、前記トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第１の抵抗及び第２のコンデンサが並列接続された並列回路と、前記トランジスタの前記ベースと前記グランドとの間に接続された第２の抵抗とから構成された変形コルピッツ型発振回路と、
前記水晶振動子の前記第２の外部電極に接続されて、温度変化に伴う前記発振回路の周波数変動を補償する温度補償回路とを具備する温度補償型水晶発振器であって、
前記第１及び第２のコンデンサがそれぞれ負の温度特性を有しており、前記第１のコンデンサの容量の温度変化率が前記第２のコンデンサの温度変化率よりも大きく、
前記負の温度特性は、前記温度補償回路により補償された所定の温度範囲における前記周波数の変化率を小さくするように選定されていることを特徴とする温度補償型水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度補償型水晶発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子を備えた変形コルピッツ型発振回路の温度補償法として水晶振動子に対して直列にコンデンサ成分を接続し、温度変化に対してこのコンデンサ成分を変化させることにより、発振周波数を所定の変化率の範囲内に入れるという基本技術が周知になっている。これを広い温度範囲にわたって温度補償するために、低温温度補償回路と高温温度補償回路とを別々に設けた２点補償型の温度補償回路が広く用いられている。また特開平１１−２９８２４５号公報には、回路構成が簡単で、部品点数が少なく、しかも安価な温度補償回路が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から採用されている温度補償回路による温度補償でも、それなりの効果は得られている。しかしながら更に温度補償精度を上げることが要求される場合がある。
【０００４】
また従来は半田レジストを構成するオーバーコートされた回路基板上に、発振周波数を微調整するためにトリマブルチップ抵抗器（トリマブルチップ電子部品）を実装している。トリミングは、チップ抵抗器の位置を画像で認識しながら、レーザトリミングにより行う。しかしならが回路基板のオーバーコートの色とチップ抵抗器の表面の抵抗体の色との色差が少ないために、画像認識を行う際のチップ抵抗器の位置認識精度が悪く、結果としてトリミング精度が低かった。
【０００５】
本発明の目的は、温度補償回路による温度補償に加えて、更に温度補償精度を高めることができる温度補償型水晶発振器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１及び第２の外部電極を備えた負の温度特性を有する水晶振動子と、水晶振動子の第１の外部電極にベースが接続されたトランジスタと、トランジスタのベースとエミッタとの間に接続された第１のコンデンサと、トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第１の抵抗及び第２のコンデンサが並列接続された並列回路と、トランジスタのベースとグランドとの間に接続された第２の抵抗とから構成された変形コルピッツ型発振回路と、水晶振動子の第２の外部電極に接続されて、温度変化に伴う発振回路の周波数変動を補償する温度補償回路とを具備する温度補償型水晶発振器を改良の対象とする。
【０００７】
本発明では、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの少なくとも一方が、負の温度特性を有しており、この負の温度特性を温度補償回路により補償された所定の温度範囲における周波数の変化率を小さくするように選定する。ここで本発明において温度特性とは、水晶発振子や発振回路や発信器については発振周波数の温度に対する変化率を言い、コンデンサについては、コンデンサの容量の温度に対する変化率を言い、この容量の変化率を温度係数とも言う。
【０００８】
従来の当業者の常識では、変形コルピッツ型発振回路中の第１のコンデンサや第２のコンデンサは発振強度を定める主回路中の重要な経路に位置する部品であって、このような重要な部品に負の温度特性を持たせることは従来の常識から判断すると、絶対にしてはならないことであった。しかしながら第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの少なくとも一方に負の温度特性（温度係数）を持たせることにより、温度補償回路で得られる温度補償量即ち温度変化に対する周波数変化量を更に小さくできることを発明者は発見した。本発明は、この発見を基礎としてなされたものである。発明者の研究によると、第1及び第２のコンデンサの少なくとも一方にどの程度の負の温度特性を持たせればよいかは、実際に使用する他の部品との関係により定まるものであって、一義的に定めることができないものであることが分かっている。そのため本発明では、この点を作用的に限定している。
【０００９】
本発明の作用を分析すると、負の温度特性を有する水晶振動子の場合は、温度が下がると周波数が上がり、温度が上がると周波数が下がる傾向を示すため、負の温度特性（または温度係数）を有するコンデンサを第１コンデンサ及び第２コンデンサの少なくとも１つに用いると、水晶振動子の負の温度特性を補償することができるものと考えられる。
【００１０】
なおどちらかと言えば、第２のコンデンサよりも、第１のコンデンサが負の温度特性を有している場合のほうが、温度補償回路による温度補償効果を効果的に向上させることができる。しかし第２のコンデンサのみに負の温度特性を持たせても温度補償効果の向上を図れる。更に第１及び第２のコンデンサがそれぞれ負の温度特性を有している場合には、第１のコンデンサの容量の温度変化率が第２のコンデンサの温度変化率よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
更に本発明においては、レーザトリミングによりトリミングされるトリマブルチップ電子部品を含む複数のチップ電子部品が半田付け接続される複数の電極を含む配線パターンが表面に形成された絶縁基板に対し複数の電極を露出させるようにして絶縁基板の表面を覆う絶縁樹脂製のオーバーコートとを具備する回路基板と、この回路基板の表面上に実装されたトリマブルチップ電子部品をトリミングする方法を改良の対象とする。本発明では、絶縁基板として裏面側から表面側に向かって照射した光により表面が明るくなるものを用いる。そしてトリマブルチップ電子部品が電極に半田付け接続された状態で、トリマブルチップ電子部品のトリミングが施される部分の周囲に位置する絶縁基板の表面部分を露出するようにオーバーコートを形成する。この回路基板を用いて、絶縁基板の裏面側から表面部分に向かって光を照射した状態でトリミングを施すと、トリミングの対象とするチップ電子部品のトリミングが施されるべき部分の周囲の基板の部分が明るくなるため、トリミングが施されるべき部分と基板との境界が明確になり、トリマブルチップ部品の画像認識による位置の確認精度を従来よりも大幅に向上させることができ、その結果トリミングの精度も従来より高くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の温度補償型水晶発振器を示す回路図である。図１において、１は負の温度特性を有するＡＴカットの水晶振動子ＣＲを備え、且つ温度補償機能を有する第１と第２のコンデンサを含む発振回路であり、２は周囲の温度変化に伴う発振回路１の周波数変動を補償する温度補償回路であり、３は発振周波数を調整するための周波数微調整回路である。その他の付随回路は、ノイズ対策回路等である。なお、図１においてＶｃｃは電源電圧印加端子であり、ＯＵＴは出力端子、ＧＮＤは接地端子である。
【００１３】
この発振回路１は、第１及び第２の外部電極Ｅ１及びＥ２を備えた負の温度特性を有する水晶振動子ＣＲと、この水晶振動子ＣＲの第１の外部電極Ｅ１にベースが接続されたトランジスタＴｒ１と、このトランジスタＴｒ１のベースとエミッタとの間に接続された第１のコンデンサＣ６と、トランジスタＴｒ１のエミッタとグランドとの間に接続された第１の抵抗Ｒ５及び第２のコンデンサＣ７が並列接続された並列回路と、トランジスタＴｒ１のベースとグランドとの間に接続された第２の抵抗Ｒ６とから構成された変形コルピッツ型発振回路である。この例では、第１のコンデンサＣ６及び第２のコンデンサＣ７の少なくとも１つに負の温度特性を有するコンデンサを用いることにより、温度補償回路により補償された所定の温度範囲における周波数の変化率を更に小さくしている。
【００１４】
なおこの発振回路１は、出力端子ＯＵＴから温度２５℃において１９．２ＭＨｚの周波数の正弦波信号が出力されるように設計されている。トランジスタＴｒ２はバッファ回路を構成しており、抵抗Ｒ２及びＲ３はトランジスタＴｒ２にベース電流を供給するベース電流供給回路を構成している。また抵抗Ｒ４は電流制限の目的で挿入されている。コンデンサＣ９は電源側から侵入するノイズを吸収する目的で配置されており、コンデンサＣ８は出力から直流分をカットする目的で配置されている。
【００１５】
２は温度補償回路であり、この例では水晶振動子ＣＲの第２の外部電極Ｅ２に一方の電極が接続された負の温度特性を有するコンデンサＣ４と、一端がコンデンサＣ４の他方の電極に接続された負の温度特性を有するサーミスタＴＨとサーミスタＴＨの他端に一方の電極が接続された実質的に温度特性を有しないコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の他方の電極とサーミスタＴＨの一端との間に接続された実質的に温度特性を有しないコンデンサＣ３とから構成されている。この回路例では、−１０℃〜＋６０℃の温度範囲において発振回路１の周波数変化率が±２．５ｐｐｍの範囲に入るようにするために、コンデンサＣ４として２０℃で１６ｐＦの容量を有し、温度変化率が−７５０±１２０ｐｐｍ／℃のコンデンサを用いている。またコンデンサＣ２及びＣ３としては１５０ｐＦの容量を有するものを用いている。更にサーミスタＴＨは、２５℃で４０オームの抵抗値を有しＢ定数が２８００の特性を有するものを用いている。なおこの部品構成による回路は本願発明者の前記先願（特開平１１−２９８２４５号公報）に記載されている（以下先願の温度補償回路と言う）。
【００１６】
この先願の温度補償回路では、サーミスタＴＨとコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４の４つの部品より構成されているが、これらの４つの部品のいくつかを欠いた構成も可能である。負の温度特性を有するコンデンサＣ４の温度特性を適切に選び、本願の第１と第２のコンデンサＣ６とＣ７とで温度補償機能を加えれば、温度補償回路２としてはＣ４のみで構成することも可能である。
【００１７】
周波数微調整回路３は、抵抗値の調整が可能な抵抗器ＶＲとコンデンサＣ１とから構成されている。出力端子ＯＵＴから出力される周波数を調整するために抵抗器ＶＲの値を決定する。一度調整した後は再調整はしないため、この抵抗器ＶＲとしてはトリマブルチップ抵抗器を用い、その抵抗体の位置を認識しながら、レーザトリミングを施して抵抗値を調整する。
【００１８】
図２は、図１に示した実施の形態において、発振回路１に含まれる第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７の少なくとも一方に負の温度特性を持たせることにより、温度補償回路２による温度補償効果を更に向上させることができることを定量的に説明するために行った試験の結果を示している。図２の試験結果では、第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７に負の温度特性を持たせた場合の効果を確認するために、図１の回路における温度補償回路２による温度補償は行っていない。
【００１９】
図２において、縦軸は発振周波数の変化率（ｐｐｍ）を、横軸は温度（℃）を示している。図２の曲線Ａ〜Ｆは、発振回路１の中の第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７として後述する６種の組み合わせのものを用いた場合における、発振回路１の発振周波数の温度に対する変化量をそれぞれ示している。なおいずれの組み合わせの場合も、第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７として、それぞれ１２０ｐＦと６８ｐＦの容量を有するものを用いている。そして図２の下欄に示した各曲線を表示するマークの横に記載した文字列のうち、ＣＨは温度特性を持っていないコンデンサであることを意味し、ＴＨ及びＵＪはそれぞれ負の温度特性を有するコンデンサであることを意味する。ＴＨ級のコンデンサの負の温度特性は、ＵＪ級のコンデンサの負の温度特性よりも、変化率が小さいものである。またカッコ内のＣ６及びＣ７の記号は、第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７であることを意味する。
【００２０】
図２において、曲線Ａは、第１及び第２のコンデンサＣ６とＣ７が、共に実質的に温度特性を有しない（即ち温度係数がほぼゼロの）コンデンサを用いた場合における、温度に対する周波数の変化量を示している。図２から明らかなように、温度に対する周波数の変化量が一番大きくなっている。また図２において、曲線Ｂは第１のコンデンサＣ６として温度特性を有しないもの（ＣＨ級）を用い、第２のコンデンサＣ７に負の温度係数が小さいＴＨ級のコンデンサを用いた場合の、温度に対する周波数の変化量を示している。また図２において、曲線Ｃは第１のコンデンサＣ６として温度特性を有しないもの（ＣＨ級）を用い、第２のコンデンサＣ７に負の温度係数が大きいコンデンサ（ＵＪ級）を用いた場合の、温度に対する周波数の変化量を示している。また図２において、曲線Ｄは第１のコンデンサＣ６として大きい負の温度係数を有するものを用い（ＵＪ級）、第２のコンデンサＣ７として温度特性を有しないコンデンサ（ＣＨ級）を用いた場合の、温度に対する周波数の変化量を示している。更に図２において、曲線Ｅは第１のコンデンサＣ６として大きい負の温度係数を有するもの（ＵＪ級）を用い、第２のコンデンサＣ７として温度特性を有しないコンデンサ（ＣＨ級）を用いた場合の、温度に対する周波数の変化量を示している。そして図２において、曲線Ｆは第１及び第２のコンデンサＣ６及びＣ７しとして、共に大きい負の温度係数を有するもの（ＵＪ級）を用いた場合の、温度に対する周波数の変化量を示している。
【００２１】
図２を見ると分かるように、曲線Ａと曲線Ｅ及び曲線Ｆとを比べれば、第１のコンデンサＣ６と第２のコンデンサＣ７の両方に負の温度特性を有するものを用いると、温度補正の効果が大きくなることが分かる。また、曲線Ｂ乃至曲線Ｄをそれぞれ対比すると分かるように、第１のコンデンサＣ６と第２のコンデンサＣ７の一方に、負の温度特性（温度係数）を有するコンデンサを用いた場合でもその効果が認められる。
【００２２】
また、曲線Ｃと曲線Ｄとを比べれば、第１のコンデンサＣ６に負の温度係数を有するコンデンサを用いた場合のほうが、第２のコンデンサＣ７に負の温度係数を有するコンデンサを用いた場合よりも、温度補償の効果が高くなることが分かる。更に、曲線Ｅ及び曲線Ｆを対比すると、発振周波数の温度補償量を第１のコンデンサＣ６と第２のコンデンサＣ７とで分担して設定することができ、回路設計上の自由度が拡大することが分かる。
【００２３】
前述のように、図２は、図１の回路において温度補償回路２を含まない発振回路のみの温度補償特性を示しているが、これに温度補償回路２の温度補償を含ませた構成にすれば、前記先願で得られた温度特性（−１０℃〜＋６０℃の温度範囲において発振回路１の周波数変化率が±２．５ｐｐｍの範囲）を更に改善することができる。
【００２４】
上記実施の形態において、温度補償回路２及び周波数微調整回路３の構成はこの実施例に限定されるものではなく、サーミスタを２個用いた温度補償回路に適用した場合では、−３０°〜８０°の温度範囲において±２０ｐｐｍの結果が得られている。
【００２５】
一般に、温度補償回路や発信周波数微調整回路等では、可変抵抗器や可変容量のトリマブル電子部品が温度特性や発振周波数の設定に用いられている。そのレーザトリミングに際して、画像認識により部品の位置を精度よく認識する必要がある。部品の表面の色と、その部品を搭載している回路基板の色との色差が小さいと、画像認識における部品の位置の認識精度が低下し、結果としてトリミングの精度を上げることができない。
【００２６】
図３は回路基板にトリマブル電子部品としてトリマブルチップ抵抗器１６が実装された部分の拡大概略平面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。複数の電極１３を含む配線パターンが表面に形成されている絶縁基板１４は、使用に耐える強度を有し、裏面側から表面側に向かって照射した光により表面が明るくなるものである。この絶縁基板１４に設けられた複数の電極１３を露出させるようにして、絶縁基板１４の表面が半田レジストとなる絶縁樹脂製のオーバーコート１２で覆われている。但しこのオーバーコート１２は、トリマブルチップ電子部品としてのトリマブルチップ抵抗器１６が電極１３に半田部分１７により半田付け接続された状態で、チップ抵抗器１６のトリミングが施される部分（抵抗体部分）の周囲に位置する絶縁基板１４の表面部分１５を露出させるように形成されている。
【００２７】
トリミングに際しては、トリミング手段として、レーザトリミングが用いられる。そして回路基板１１の裏面より、表面部分１５に向かって、照明手段１８から光を照明する。するとこのオーバコート１２が施されていない表面部分１５が明るくなり、チップ抵抗器１６のレーザトリミングを施す部分とその周囲に明度の差ができる。その結果、チップ抵抗器１６と絶縁基板１１の表面部分１５との境界が明確になり、レーザトリミングを行う際に画像認識によりチップ抵抗器１６の位置を性格に確認することができる。よってレーザトリミング溝１９を高い精度で形成することができる。
【００２８】
上記実施の形態によれば、水晶発振回路１のトランジスタＴｒ１のベースとエミッタに接続されている第１のコンデンサＣ６とエミッタとグランドとの間に接続されている第２のコンデンサＣ７の少なくとも一方に負の温度特性を持たせることにより、温度補償回路２で得られる温度補償量即ち温度変化に対する周波数変化量を更に小さくすることができる。これにより、部品点数は変わらないが同じ温度範囲で周波数変動を小さくできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの少なくとも一方に負の温度特性（温度係数）を持たせることにより、温度補償回路で得られる温度補償量即ち温度変化に対する周波数変化量を更に小さくできる利点がある。
【００３０】
また本発明のトリミング方法によれば、トリミングの対象とするトリマブルチップ電子部品のトリミングが施されるべき部分の周囲の基板の部分が明るくなるため、トリミングが施されるべき部分と絶縁基板との境界が明確になり、トリマブルチップ部品の画像認識による位置の確認精度を従来よりも大幅に向上させることができて、トリミング精度を従来より高くすることができる利点がある。
【００３１】
本願明細書に記載されている回路基板及び方法は以下の通りである。
【００３２】
（Ａ）レーザトリミングによりトリミングされるトリマブルチップ電子部品を含む複数のチップ電子部品が半田付け接続される複数の電極を含む配線パターンが表面に形成された絶縁基板と、
前記複数の電極を露出させるようにして前記絶縁基板の前記表面を覆う絶縁樹脂製のオーバーコートとを具備する回路基板であって、
前記トリマブルチップ電子部品が前記電極に半田付け接続された状態で、前記トリマブルチップ電子部品のトリミングが施される部分の周囲に位置する前記絶縁基板の表面部分を露出するように前記オーバーコートが形成されていることを特徴とする回路基板。
【００３３】
（Ｂ）レーザトリミングによりトリミングされるトリマブルチップ電子部品を含む複数のチップ電子部品が半田付け接続される複数の電極を含む配線パターンが表面に形成された絶縁基板及び前記複数の電極を露出させるようにして前記絶縁基板の前記表面を覆う絶縁樹脂製のオーバーコートとを具備する回路基板の前記表面上に実装された前記トリマブルチップ電子部品をトリミングする方法であって、
前記絶縁基板として裏面側から前記表面側に向かって照射した光により前記表面が明るくなるものを用い、
前記オーバーコートを、前記トリマブルチップ電子部品が前記電極に半田付け接続された状態で、前記トリマブルチップ電子部品のトリミングが施される部分の周囲に位置する前記絶縁基板の表面部分を露出させるように形成し、
前記絶縁基板の前記裏面側から前記表面部分に向かって光を照射した状態で、前記トリミングを施すことを特徴とするトリミング方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の温度補償型水晶発振器の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図２】  図１の回路の温度補償特性を説明するための特性図である。
【図３】  回路基板にトリマブルチップ抵抗器が実装された部分の拡大概略平面図である。
【図４】  図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
１  発振回路
２  温度補償回路
３  周波数微調整回路
１１  回路基板
１２  オーバーコート
１３  電極を含む配線パターン
１４  絶縁基板
１５  トリミング予定位置とその周辺
１６  トリマブルチップ抵抗器（トリマブルチップ電子部品）
１７  照明
Ｃ１〜Ｃ９  コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗
ＴＨ  サーミスタ
Ｔｒ１〜Ｔｒ２  トランジスタ
ＶＲ  抵抗値が調整可能な抵抗器
【図１】
0004551551.tif 000002
【図２】
0004551551.tif 000003
【図３】
0004551551.tif 000004
【図４】
0004551551.tif 000005