JP4793155B2 - プリント基板、プリント基板ユニット、表面実装型高安定圧電発振器、及びプリント基板の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、周波数制御デバイス等として使用される表面実装型高安定圧電発振器に使用
されるプリント基板、プリント基板ユニットの改良に関し、特に表面実装用の下側プリン
ト基板上に立設した複数の端子上に上側プリント基板を支持した構造を備えた圧電発振器
における端子の支持構造の改良に関するものである。

移動体通信機器や伝送通信機器に用いる周波数制御デバイスである水晶発振器等の圧電
発振器として、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周波数を出力することがで
きる高安定圧電発振器が従来から知られている。更に、近年これらの分野では、各種機器
に対して、小型、軽量で携帯可能であることが求められてきているため、それに対応して
高安定圧電発振器についても小型、軽量化が市場から求められている。

特許文献１には、図４に示すように、ベースプリント基板１００に貫通形成したスルー
ホール１０１内に鍔１１１を有した端子１１０の下端部を上側から差し込むことにより該
ピンをベースプリント基板上に立設すると共に、端子１１０の上部によって支持した発振
回路基板１１５上に図示しない圧電振動子、発振回路部品を搭載し、更に発振回路基板１
１５等を含むベースプリント基板上の空間を金属ケース１２０によって包囲することによ
り、小型化を達成した表面実装型高安定圧電発振器が開示されている。

この従来技術にあっては、ベースプリント基板１００に形成した貫通穴１０１ａの内壁
に金属膜１０１ｂをメッキ形成したスルーホール１０１内に、端子１１０の下端部を差し
込んで端子下部に設けた鍔１１１を基板面に係止した状態で、半田１２１によって端子基
部を基板上のランド１０６に固定している。
しかし、スルーホール１０１内は金属膜１０１ｂによって内部空間が狭小化しており、
そのままではピンを差し込むことが困難であるため、ドリルによって内壁の金属膜に穿孔
することによって端子１１０を差し込む空間を確保する必要がある。ドリルによる穿孔工
程はそれ自体が工数の増大を招くばかりでなく、金属膜にバリが形成されて切り屑が飛散
し、他の配線パターンや部品類に付着して短絡等の不具合をもたらす虞がある。

また、端子１１０の下部をスルーホール１０１内に差し込んでクリーム半田を塗布して
からリフローにより接続すると、端子がスルーホールの下部開口から抜け落ちたり、或い
はリフローの際のクリーム半田の弛みや、膨張、収縮による応力によってピンが傾倒し易
いため、端子の下部に鍔１１１を設けて安定性を確保しているが、このような鍔付き構造
の端子を用いること自体がコストアップの原因となっている。
また、この従来技術にあっては、スルーホール１０１がベースプリント基板の下面にま
で貫通しているため、図示しない機器側のマザーボード上にこの発振器を表面実装する際
に他の配線パターンとの間の短絡が発生する虞がある。特に、前記ドリルによる穿孔工程
によって金属膜に発生するバリや切り屑によって短絡が発生する虞が高くなる。

次に図５はベースプリント基板面に非貫通穴から成る凹所を形成してから、該凹所内壁
に金属膜を形成する従来方法を示している。まず、図５（ａ）ではプリント基板１００の
片面上に非貫通穴１００ａを形成し、（ｂ）では非貫通穴１００ａの開口周縁に相当する
基板面に所要のマスクを用いてベース金属膜１０５ａを成膜する。次いで、（ｃ）におい
てベース金属膜１０５ａの表面と非貫通穴１００ａの内壁にかけてメッキ膜１０５ｂを形
成することによりランド１０５、及び凹所１０６を完成する。
非貫通穴から成る凹所内に端子１２０を差し込んだ場合には、下方への端子の抜け落ち
、或いはリフローによる端子の傾倒といった虞がなくなる。
しかし、このようにして形成した凹所１０６の内部空間はメッキ膜１０５ｂの充填によ
って狭小化しているため、端子１２０を差し込むスペースを確保するためにはドリルを用
いた穿孔が必要になるという問題がある。
特開２００３−１７９４０公報

以上のように、表面実装用のベースプリント基板上に立設した端子を介して発振回路基
板を支持した従来の二階建て構造の高安定圧電発振器にあっては、ベースプリント基板に
貫通形成したスルーホール、非貫通穴内に端子を差し込んでから、クリーム半田を塗布し
、リフロー炉内で加熱することにより半田固定していたために、スルーホール内をピンの
挿入に適した内径に拡開するための穿孔工程が必要となったり、穿孔工程によってスルー
ホール内の金属膜にバリや切り屑が発生したり、鍔を有した高価な端子を使用する必要が
発生する、という問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、ドリルを用いた穿孔工程を行う必要がない
ために工数の増大、金属バリや金属切り屑が発生する虞がなく、しかも抜け落ち防止のた
めの鍔を有した高価なピンを使用せずにピンの抜け落ちや傾倒を防止することができるプ
リント基板、プリント基板ユニット、表面実装型高安定圧電発振器、及びプリント基板の
加工方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係るプリント基板は、底部に表面実装端子を備えた
プリント基板と、該プリント基板上面に形成され且つその内壁面全体にプリント基板の絶
縁材料が露出した凹所と、前記凹所の上部開口周縁に相当するプリント基板面に設けたラ
ンドと、を備えたことを特徴とする。
この発明に係るプリント基板によれば、端子を立設するための凹所の内壁に導体膜を形
成しない構成とし、更に凹所開口周縁にランドを設けたので、端子を凹所内にスムーズに
差し込むことができ、更に半田によって端子とランドとの間を接続固定することにより、
簡単な工程でピンを立設することができる。凹所内に予め導体膜を形成した場合にはピン
を差し込むスペースを確保するための穿孔工程が必要となるが、本発明によればそのよう
な面倒がなくなる。

また本発明に係るプリント基板ユニットは、前記プリント基板と、前記凹所内に下端部
を嵌合した状態で該基板上面と直交して立設された端子と、を備えたことを特徴とする。
上記のような凹所を備えたプリント基板と、凹所内に立設固定した端子とを備えたプリ
ント基板ユニットによれば、製造する圧電発振器の不良品率を大幅に低減できる。

また本発明に係るプリント基板ユニットは、前記端子の上部によって支持された他のプ
リント基板を備えたことを特徴とする。
ピンの上部に他のプリント基板を備えたプリント基板ユニットは高安定圧電発振器の製
造に好適な構成を提供することができる。

また本発明に係る表面実装型高安定圧電発振器は、前記プリント基板ユニットと、前記
他のプリント基板に搭載された圧電振動子及びヒータ抵抗と、前記他のプリント基板、圧
電振動子、及びヒータ抵抗を含む前記プリント基板上の空間を包囲する金属製発振器ケー
スと、を備えたことを特徴とする。
上記に示した端子の支持構造を備えたプリント基板ユニットを用いることにより、歩留
まりよく発振器を量産することが可能となる。

また本発明に係る表面実装型高安定圧電発振器は、前記金属製発振器ケースの裾部を前
記プリント基板上面の基板露出面に接触させると共に、該基板露出面の内側に位置する前
記ランドと該基板露出面の外側に位置する外側導体との間を該プリント基板内部に配線さ
れた内部導体によって導通させたことを特徴とする。
金属製発振器ケースの裾部をプリント基板上面に当接させる場合に、該裾部の内外に離
間配置された格導体部分を導通する手段として内部導体を利用することが有効である。

また本発明に係るプリント基板の加工方法は、前記凹所、及びランドを前記プリント基
板上に形成するプリント基板の加工方法であって、前記プリント基板の基板面に前記ラン
ドを構成する導体膜を形成する工程と、前記導体膜上面からその下方に位置するプリント
基板内部に達する非貫通穴を形成する凹所形成工程と、から成ることを特徴とする。
プリント基板上にランドを形成するに際してベース導体膜とメッキ膜を順次積層してか
ら、ランド表面から基板肉厚内部に達する凹所を形成するようにしているので、凹所内部
には基板を構成する絶縁材料が露出した状態となり、端子を挿入するのに適した内径を確
保できる。

以下、本発明を図面に示した形態例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る端子の支持構造を備えた高安定水晶発振器（高安定圧
電発振器）の構成例を示す正面図であり、図２はベースプリント基板に設けた端子支持構
造を説明するための要部拡大断面図である。

この高安定水晶発振器１は、底部に表面実装端子３を備えたベースプリント基板２と、
ベースプリント基板２上に立設された複数の端子１０と、各端子１０の上部に跨って固定
配置された発振回路基板２０と、発振回路基板２０上に搭載された水晶振動子（圧電振動
子）２１、水晶振動子２１を加熱するためのヒータ抵抗（パワートランジスタ）２２，及
び回路部品２３（発振回路部品、温度補償回路部品等）と、ベースプリント基板２の外周
縁に沿った上面に裾部を接触させた状態で発振回路基板２０等を含むベースプリント基板
上の空間を包囲する金属製発振器ケース２５と、を備えている。

多層構造から成るベースプリント基板２は、その上面に凹所（非貫通穴）３を備え、凹
所７の内壁面全体にはベースプリント基板を構成する絶縁材料が露出している。つまり、
凹所７の内壁には金属膜は存在しない。更に、凹所７の上部開口周縁に相当するベースプ
リント基板面にはランド４が設けられている。ランド４の外側に設けたベースプリント基
板上面の基板露出面２ａには金属製発振器ケース２５の裾部を接触させた状態で固定する
と共に、基板露出面２ａの内側に位置するランド４と基板露出面の外側に位置する外側導
体５との間をプリント基板内部に配線された内部導体６によって導通させた構成を備えて
いる。

なお、ベースプリント基板２と、凹所７内に下端部を嵌合した状態で基板上面と直交し
て立設された端子１０は、プリント基板ユニットを構成している。
また、ベースプリント基板２と、凹所７内に下端部を嵌合した状態で基板上面と直交し
て立設された端子１０と、端子１０を凹所７及びランド４に対して固定する半田８と、端
子１０の上部によって支持された他のプリント基板である発振回路基板２０は、プリント
基板ユニットを構成している。

図３はベースプリント基板面に凹所７，及びランド４を形成する加工手順を示す断面図
であり、（ａ）（ｂ）ではベースプリント基板２の絶縁基板面にランド４を構成するベー
ス導体膜４ａ、メッキ膜４ｂを順次形成する。次いで（ｃ）ではランド４の上面からその
下方に位置する絶縁基板内部に非貫通穴を形成することによって凹所７を形成する。

このように本発明によるプリント基板の加工方法では、ベース導体膜４ａ上にメッキ膜
４ｂを順次成膜してから、ランド４及び絶縁基板面に凹所７を形成するため、凹所７内に
は絶縁基板材料が露出しており、凹所内部空間は金属膜によって狭小化されていない。従
って、凹所７の内部空間を拡径させるための穿孔加工を行わずに端子１０を差し込むこと
ができ、金属バリや金属切り屑が発生する虞がない。しかも、端子の下部は凹所７によっ
て安定して支持されるため、リフロー時に半田から加わる応力によってピンが傾倒するこ
とによってプリント基板ユニット、及びこのユニットを使用した高安定水晶発振器が変形
する虞がなくなる。

なお、上記実施形態では水晶発振器について説明したが、本発明は水晶以外の圧電材料
を用いた圧電デバイスにも適用することができる。

本発明の端子の支持構造を備えた高安定水晶発振器（高安定圧電発振器）の構成例を示す正面図である。 ベースプリント基板に設けた端子支持構造を説明するための要部拡大断面図である。 ベースプリント基板面に凹所，及びランドを形成する加工手順を示す断面図である。 従来例の説明図である。 ベースプリント基板面に非貫通穴から成る凹所を形成してから、該凹所内壁に金属膜を形成する従来方法を示す説明図である。

符号の説明

１…高安定水晶発振器、２…ベースプリント基板（プリント基板）、２ａ…基板露出面
、３…表面実装端子、４…ランド、４ａ…ベース導体膜、４ｂ…メッキ膜、５…外側導体
、６…内部導体、７…凹所、１０…端子、２０…発振回路基板（他のプリント基板）、２
１…水晶振動子、２３…回路部品、２５…金属製発振器ケース。

Claims (6)

1. 底部に表面実装端子を備えたプリント基板と、該プリント基板上面に形成され且つその
   内壁面全体にプリント基板の絶縁材料が露出した凹所と、前記凹所の上部開口周縁に相当
   するプリント基板面に設けたランドと、を備えたことを特徴とするプリント基板。
2. 請求項１に記載されたプリント基板と、前記凹所内に下端部を嵌合した状態で該基板上
   面と直交して立設された端子と、を備えたことを特徴とするプリント基板ユニット。
3. 前記端子の上部によって支持された他のプリント基板を備えたことを特徴とする請求項
   ２に記載のプリント基板ユニット。
4. 請求項２又は３に記載のプリント基板ユニットと、前記他のプリント基板に搭載された
   圧電振動子及びヒータ抵抗と、前記他のプリント基板、圧電振動子、及びヒータ抵抗を含
   む前記プリント基板上の空間を包囲する金属製発振器ケースと、を備えたことを特徴とす
   る表面実装型高安定圧電発振器。
5. 前記金属製発振器ケースの裾部を前記プリント基板上面の基板露出面に接触させると共
   に、該基板露出面の内側に位置する前記ランドと該基板露出面の外側に位置する外側導体
   との間を該プリント基板内部に配線された内部導体によって導通させたことを特徴とする
   請求項４に記載の表面実装型高安定圧電発振器。
6. 請求項１に記載された凹所、及びランドを前記プリント基板上に形成するプリント基板
   の加工方法であって、
   前記プリント基板の基板面に前記ランドを構成する導体膜を形成する工程と、前記導体
   膜上面からその下方に位置するプリント基板内部に達する非貫通穴を形成する凹所形成工
   程と、から成ることを特徴とするプリント基板の加工方法。

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