(57)【要約】【課題】  表面実装用の絶縁パッケージ内に配置されたモニター電極パッドに対して十分な接触面積を確保しつつ当接して周波数測定を行うことができるプローブピンを提供すること。【解決手段】  圧電振動素子１２を収容する凹所２、及び発振回路を構成するＩＣ部品２０を収容する凹所３を備えたパッケージのＩＣ部品用キャビティ３内面に配置されて圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッド３０に対して先端部を当接させることにより周波数を測定するためのプローブピン４０において、プローブピンの先端面に凹状に陥没した凹陥部を設けた。【選択図】  図２
2007093215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子を収容する凹所、及び発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所を備えたパッケージの前記ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドに対して先端部を当接させることにより周波数を測定するためのプローブピンにおいて、
前記プローブピンの先端面に凹状に陥没した凹陥部を設けたことを特徴とするプローブピン。
【請求項２】
圧電振動素子を収容する凹所と、発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所と、該ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドと、を備えた表面実装用のパッケージにおいて、
前記モニター電極パッドは、中心部から複数の帯状部が放射状に延びた構成を有していることを特徴とするモニター電極パッド。
【請求項３】
モニター電極パッドは、十字状の構成を有していることを特徴とする請求項２に記載のモニター電極パッド。
【請求項４】
モニター電極パッドは、Ｙ字状の構成を有していることを特徴とする請求項２に記載のモニター電極パッド。
【請求項５】
圧電振動素子を収容する凹所と、発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所と、該ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドと、を備えた表面実装用のパッケージにおいて、
前記モニター電極パッドは、環状に構成されていることを特徴とするモニター電極パッド。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項に記載のモニター電極パッドを備えたことを特徴とする表面実装用のパッケージ。
【請求項７】
請求項６に記載の表面実装用のパッケージの前記各凹所内に前記圧電振動素子と前記ＩＣ部品を夫々収容したことを特徴とする表面実装用圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型圧電発振器に装備される周波数測定用のモニター電極パッドに当接されるプローブピンの改良に関する。
更に本発明は、表面実装型圧電発振器に装備される圧電振動素子の周波数調整用のモニター電極パッドの改良に関し、特に周波数測定作業を行うためのプローブピンの先端面形状に適合したパターンを備えたモニター電極パッド、表面実装用のパッケージ、及び表面実装用圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、ＰＬＬ回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造を確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装用の電子部品としては、例えば圧電振動子、圧電発振器、ＳＡＷデバイス等を例示することができるが、これらの機能を高く維持しつつ、更なる小型化を図るために、例えば特許文献１には二階建てモジュール構造を備えた水晶発振器が提案されている。この水晶発振器は、水晶振動素子とその他の発振回路素子とを一つの絶縁パッケージ内に組み込んだものである。
この水晶発振器は、縦断面形状がＨ型のセラミック回路基板（セラミック容器）の表裏面夫々に独立して設けたキャビティのうちの一方のキャビティ内に水晶振動素子を収容し、他方のキャビティ内に発振回路素子としてＩＣチップ（ＩＣ部品）を収容し、水晶振動素子とＩＣチップとをボンディングやパッケージに設けた回路配線によって導通接続した構成を有する。
【０００３】
このような構成の水晶発振器を組み立てる場合、最初に一方のキャビティ内に水晶振動素子を搭載して水晶振動子を完成させた後、他方のキャビティ内にＩＣチップを搭載する組立工程が行われる。
従って、完成された水晶振動子の機能（周波数）をチェックするためには水晶振動素子の励振電極と導通した水晶振動素子用モニター電極パッドを絶縁パッケージの外表面に設け、このモニター電極パッドに周波数測定装置のプローブピン先端を当接し得るように構成する必要がある。即ち、周波数調整作業においては、周波数測定装置のプローブピンをモニター電極パッドに当接させて通電することにより水晶振動素子を励振させて出力される周波数を確認し、狙いの周波数と実際の周波数との間に誤差がある場合には水晶振動素子上の励振電極膜厚を増減させる等の手法によって調整する。
水晶振動素子用モニター電極パッドを設ける位置としては、パッケージ外表面の側面部分に設けることも可能であるが、この場合にはパッケージの外部からの電磁波等の影響を受けやすいという問題がある。その為、一般的にはＩＣチップが収納される側のキャビティ内の底面部であって、ＩＣチップにて覆われる位置に水晶振動素子用モニター電極を設ける。この場合には、モニター電極パッドを利用した周波数測定終了後にＩＣチップをキャビティ内に搭載する工程が実施される。
これにより、水晶振動素子用モニター電極パッドは、ＩＣチップにて水晶振動素子用モニター電極パッドを覆い隠すと共に、水晶振動素子を覆うシールド用の金属製蓋にて電磁波的にシールドされる。
【０００４】
ところで、水晶振動素子用モニター電極パッドの構造は通常矩形状であり、このモニター電極パッドの表面部分にプローブピン等の先端が鋭利な測定用端子の先端を接触させる。
しかし、プローブピンの先端が鋭利な針のような形状を有する場合、プローブピンが水晶振動素子用モニター電極パッドと接触する部分は針の先端の僅かな点でしかなく、このような小さい先端部を小面積化した水晶振動素子用モニター電極パッドに対して適切に当接することは容易でなく、十分に接触できないことも多々ある。
またプローブを四角柱形としてその先端を平坦とした場合では、一見してプローブの接触面積が広く感じられるが、図６に示すようにパッケージ１００面に設けた水晶振動素子用モニター電極パッド１０１の形状は、中央部が厚く、外周に従って薄くなる構造であるので、プローブピン１０２はモニター電極パッド１０１の中央部分にしか接触できず、その接触面積は僅かである。このため、接触不良が発生し易い。モニター電極パッド１０１は、タングステン等の導電性材料をスクリーン印刷法を用いて塗布することにより形成されるものであり、塗布直後の流体状態において表面張力の影響を受けて丸くなってしまい、パッド電極が小さければより球（半球）に近づくこととなる。このため、先端面が平坦なプローブピン１０２との接触面積が更に狭くなり、これによりパッド電極とプローブピン１０２との間の接触抵抗によるインピーダンスの値が大きくなるので、正しく周波数を測定することが更に困難になり、これは特に高い周波数精度を要求される水晶振動子又は水晶発振器にとっては大きな問題である。
なお、発振動作入出力信号以外の信号、例えばＩＣ調整用のディジタル信号を入出力する場合においては、プローブピンとの接触抵抗が増加してもディジタル信号のデータが０／１情報であるからさほど問題とはならない。
次に、水晶発振器の小型化が進むと、ＩＣチップをパッケージの接続パッド上に接続固定する為の金バンプの径も小さくなり、これによりＩＣチップの回路面とモニター電極パッドとの距離が近づくこととなり、両者間に発生する寄生容量が増加してしまう傾向にある。寄生容量は水晶発振器の発振動作にとって不安定な動作を起こす要因となる為、当該寄生容量が増加すると水晶発振器の動作が安定しない等の問題が発生する。
【特許文献１】特許第３３９８３３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、表面実装用の絶縁パッケージ内に配置されたモニター電極パッドに対して十分な接触面積を確保しつつ当接して周波数測定を行うことができるプローブピンを提供することを一つの目的としている。
また、本発明は、プローブピンの先端面形状と関係なく、十分な接触面積を確保することができるモニター電極パッド、それを備えた絶縁パッケージ、及び表面実装型圧電発振器を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係るプローブピンは、圧電振動素子を収容する凹所、及び発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所を備えたパッケージの前記ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドに対して先端部を当接させることにより周波数を測定するためのプローブピンにおいて、前記プローブピンの先端面に凹状に陥没した凹陥部を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明に係る表面実装用パッケージは、圧電振動素子を収容する凹所と、発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所と、該ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドと、を備えた表面実装用のパッケージにおいて、前記モニター電極パッドは、中心部から複数の帯状部が放射状に延びた構成を有していることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２において、モニター電極パッドは、十字状の構成を有していることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２において、モニター電極パッドは、Ｙ字状の構成を有していることを特徴とする。
請求項５の発明は、圧電振動素子を収容する凹所と、発振回路を構成するＩＣ部品を収容する凹所と、該ＩＣ部品用凹所内面に配置されて前記圧電振動素子と導通する圧電振動素子用のモニター電極パッドと、を備えた表面実装用のパッケージにおいて、前記モニター電極パッドは、環状に構成されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２乃至５の何れか一項に記載のモニター電極パッドを備えたことを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の表面実装用のパッケージの前記各凹所内に前記圧電振動素子と前記ＩＣ部品を夫々収容したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るプローブピンは、プローブピンの先端面に凹状に陥没した凹陥部を設けたので、表面実装用の絶縁パッケージ内に配置されたモニター電極パッドに対して十分な接触面積を確保しつつ当接して周波数測定を行うことができる。
また、本発明にかかるモニター電極パッド（調整用端子）は、プローブピンの先端面形状と関係なく、十分な接触面積を確保することができるが、特に本発明のプローブピンを用いることにより、更にモニター電極パッドとの接続安定性を確保できる。
また、モニター電極パッドを環状に構成することにより、その面積が従来の矩形の調整用端子よりも格段に狭くなるため、寄生容量を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係るプローブピン先端を当接させて周波数測定を行うための調整用端子（モニター電極パッド）を有したパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底面図である。
この水晶発振器は、上面と下面に夫々凹所（キャビティ）２、３を備えると共に環状の底面４に駆動電源用実装端子（Ｖｃｃ端子）、制御電圧印加用実装端子（Ｖｃｏｎ端子）、信号出力用実装端子（Ｏｕｔ端子）、接地用実装端子（Ｇｎｄ端子）の４つの実装端子５を備えた縦断面形状が略Ｈ型の絶縁容器１と、上面側凹所２内に設けた２つの上面側内部パッド１１に水晶振動素子（圧電振動素子）１２上の２つの励振電極を夫々電気的に接続した状態で該上面側凹所２を気密封止する金属リッド１５と、下面側凹所３の天井面３ａに配置され各上面側内部パッド１１、及び各実装端子５と導通した下面側内部パッド６と、下面側内部パッド６に実装される発振回路を構成するＩＣ部品２０と、を備える。なお、この実施形態では、４つの実装端子５のうちのＶｃｃ端子とＶｃｏｎ端子が、夫々上面側内部パッド１１の一方と電気的に接続されている場合を一例として説明する。
【０００９】
絶縁容器１、下面側内部パッド６、上面側内部パッド１１、金属リッド１５は、表面実装型圧電発振器用パッケージ（パッケージ）を構成している。
上面側凹所（ＩＣ部品用凹所）２を備えた絶縁容器１の上部と、上面側内部パッド１１と、水晶振動素子１２と、金属リッド１５は、水晶振動子（圧電振動子）を構成している。即ち、水晶振動子はセラミック等の絶縁材料からなる絶縁容器１の上面側凹所３内の上面側内部パッド１１上に水晶振動素子１２を導電性接着剤（導電性ペースト）１３を用いて電気的・機械的に接続し、絶縁容器１の外璧上面の導体リングに金属リッド１５を溶接等によって電気的・機械的に接続して上面側凹所２内を気密封止したものである。
このパッケージにおいては、水晶振動素子１２の周波数特性を測定し、測定された実際の周波数と狙いの周波数との間に誤差がある場合にそれを調整するために使用する調整用端子（モニター電極パッド）３０を下面側凹所３の天井面３ａ、その他の適所に配置している。
調整用端子３０は、周波数測定装置を構成するプローブピンを当接させた状態でプローブピンから通電することによって水晶振動素子１２を励振させて出力される周波数を図示しない測定器に出力するための手段である。
図２（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態に係るプローブピン４０の構成、及び測定状態の説明図であり、このプローブピン４０は調整用端子３０と接する先端面に、凹状に陥没した凹陥部４１を備えた構成が特徴的である。
この発明では、プローブピン４０の先端面に凹状の凹陥部４１を設けることにより、プローブピンの凹陥部の外周縁部４１ａにより、中央部が膨出した形状の調整用端子３０の中央部を避けた外周面に接触することができることとなり、従来の先端面が平坦なプローブピンよりも接触面積、接触安定性を増やして測定精度を高めることができる。
【００１０】
次に、図３は２個で一つの対をなす調整用端子に係る実施形態を示す図である。
まず、図３（ａ）及び（ｂ）の各調整用端子３０に共通する特徴は、中心部Ｃから複数の帯状部３１が放射状に延びた構成にある。換言すれば、調整用端子３０は、複数の帯状部３１を交差させた構成を備えている。
図３（ａ）の調整用端子３０は、十字状の構成を有している。調整用端子３０は２個で一対をなしているため、２つの十字状の調整用端子を図示している。
図３（ｂ）の調整用端子３０は、Ｙ字状の構成を有している。
これらの調整用端子３０は、タングステン等の導電性材料をスクリーン印刷法を用いてパッケージ面に塗布することにより形成されるため、塗布直後の流体状態において表面張力の影響を受けて丸くなってしまう。
例えば、図４（ａ）（ｂ）は図３（ａ）の十字形の調整用端子の縦断面図であり、調整用端子３０の縦断面形状はより半球状に近いものとなっているが、図２に示した本発明のプローブピン４０を使用すれば、先端面が凹陥部４１となっているため、例えば図３（ａ）においてはプローブピン先端面の外周縁部４１ａは図示した４本の帯状部３１との間で計４箇所で密着して接触することが可能であるので、確実に電気的導通を確保することができる。また、図３（ｂ）の調整用端子３０に対して、プローブピン４０の外周縁部４１ａは三箇所で密着して接触できる。
【００１１】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る調整用端子の構成例を示しており、両調整用端子３０に共通する特徴は、中央部に空所３３を備えた環状に構成されている点にある。この調整用端子３０に本発明のプローブピン４０の先端面を当接させる場合も、先端面が凹状に陥没しているため、プローブピン先端面の外周縁部４１ａは環状の導体部分３２と全体的に密着状態で接触することができ、確実に電気的導通を確保することができる。
また、図５に示した調整用端子は、その面積が従来の矩形の調整用端子よりも格段に狭くなるため、寄生容量を小さく抑えることができる。
なお、上記実施形態では、圧電発振器の代表例として水晶発振器を例示したが、本発明は他の圧電材料から成る圧電振動素子を使用した発振器全てに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係るプローブピン先端を当接させて周波数測定を行うための調整用端子（モニター電極パッド）を有したパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底面図。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態に係るプローブピンの構成、及び測定状態の説明図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は夫々２個で一つの対をなす調整用端子の実施形態を示す図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は２個で一つの対をなす調整用端子に係る実施形態を示す図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る調整用端子の構成例を示す図。
【図６】従来のプローブの欠点を説明する図。
【符号の説明】
【００１３】
１…絶縁容器、２…上面側凹所、３…下面側凹所、３ａ…天井面４…底面、５…各実装端子、６…下面側内部パッド、１１…上面側内部パッド、１２…水晶振動素子、１５…金属リッド、２０…ＩＣ部品、３０…各調整用端子、３１…帯状部、３２…導体部分、３３…空所、４０…プローブピン、４１…凹陥部、４１…凹陥部、４１ａ…外周縁部
【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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