JPH0837421A - 温度補償型水晶発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板実装時における周波数微調整のための手
間を省略し、調整に起因する発振周波数、周波数温度特
性、消費電流、出力電圧等の電気的特性の変動を防止す
ること。 【構成】 水晶振動子４や複数の回路素子３が載置され
た多層構造基板２の下方に多層構造基板２を介して多層
構造基板２と略同面積の定電位面としてのシールド層８
を一層介設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として携帯電話等の
移動体通信に用いられる温度補償型水晶発振器の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の温度補償型水晶発振器の分
解斜視図である。温度補償型水晶発振器１００は、金属
キャップ１０１、回路素子を実装した回路基板１０２、
水晶振動子を気密封止した金属気密封止容器１０３、お
よび耐熱樹脂ベース板１０４から構成される。

【０００３】金属気密容器１０３は、封止した水晶振動
子を外界環境から隔離するためのものであり、回路基板
１０２に端子１０３ａを介して半田により固定され、回
路基板１０２は耐熱樹脂ベース板１０４の各端子に半田
により接続される。

【０００４】また、金属キャップ１０１は発振回路を構
成する回路基板１０２および金属気密封止容器１０３を
保護するように全体を覆い耐熱樹脂ベース板１０４に固
定される。

【０００５】回路基板１０２には、半導体素子等からな
る回路素子により発振回路や温度補償回路等の回路がプ
リント配線基板１０２ａに構成され、これら回路素子は
半田によりプリント配線基板１０２ａ上に固定されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の温
度補償型水晶発振器１００は最終組立時および携帯電話
等セット基板実装時、プリント配線基板１０２ａとグラ
ンド間に存在する浮遊容量等の影響を受けて発振周波数
がずれるため、最終組立後および携帯電話等セット基板
実装後に、金属キャップ１０１に開けた貫通孔１０６を
介してメカニカルトリミングコンデンサ（以下、トリマ
コンデンサと称する）１０５を外部からドライバ等で直
接可変することで目的とする発振周波数への微調整を行
なわなければならず、組立・実装時に余分な手間がかか
るものであった。

【０００７】前記トリマコンデンサ１０５は、水晶発振
がＬＣ発振と等価的に考えられることから用いられたも
のであり、これを水晶振動子と直列に接続し、水晶振動
子の両端から見た回路のＬＣ値を容量Ｃを直接変化させ
ることでＬＣ値に反比例する発振周波数の微調整を行な
うようにしているが、このＬＣ値の変動によって、発振
器としての周波数温度特性、消費電力、出力電圧等の電
気特性も変動してしまい、上記諸特性を一定に保つこと
ができない。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するためな
されたもので、その目的は基板実装時における周波数微
調整のための手間を省略し、調整に起因する発振周波
数、周波数温度特性、消費電流、出力電圧等の電気的特
性の変動を防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の請求項１に係る温度補償型水晶発振器は、多層
構造基板の表面に封止室を形成し、この封止室に水晶振
動子と複数の回路素子とからなる発振回路を封止して構
成した温度補償型水晶発振器であって、前記発振回路の
下方には前記多層構造基板を介してこの多層構造基板と
略同面積のシールド層を一層設けた。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１に係る温度補償型水晶発振器
は、発振回路の下方に多層構造基板を介して多層構造基
板と略同面積のシールド層を形成したため、発振回路と
シールド層との距離が一定となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。図１は本発明に係る温度補償型水晶発振器の分
解斜視図である。温度補償型水晶発振器（以下、単に水
晶発振器と称する）１は、多層構造基板２と、この多層
構造基板２に配設された回路素子３と、この回路素子３
とともに発振回路を構成する水晶振動子４と、キャップ
５とから構成する。

【００１２】多層構造基板２は、エポキシ樹脂やセラミ
ック等の絶縁性材料で構成できるが耐熱性の良好なセラ
ミックを用いるのが好ましく、以下多層構造基板２をセ
ラミックを使用した多層セラミック基板とした場合につ
いて述べる。

【００１３】この多層構造基板２の表面には、底面をプ
リント配線基板（パターンは図示省略）２ａとした封止
室６が形成され、このプリント配線基板２ａ上にはＩＣ
３ａ、チップコンデンサ３ｂ、チップ抵抗３ｃ等の回路
素子３が所定位置に載置され、耐熱性に優れた導電性ペ
ースト、例えばポリイミド系導電性ペーストを用いて固
定されている。

【００１４】さらに、ＩＣ３ａは、ワイヤー７…をはん
だ法等のワイヤボンディングによってプリント配線基板
２ａ上に形成された端子面２ｂ…に接続されている。よ
って、多層構造基板２（封止室６）内にＩＣ３ａ、チッ
プコンデンサ３ｂ、チップ抵抗３ｃが三次元的に配線さ
れることになる。なお、封止室６下方の多層構造基板２
間には後に詳述するシールド層８が、例えば一層設けら
れている。

【００１５】水晶振動子４は、水晶振動子４の電極４
ａ，４ｂと多層構造基板２の上部に形成された端子面２
ｃ，２ｄが接続されるように耐熱性に優れたポリイミド
系導電性ペーストを用いて、封止室６内で多層構造基板
２上に直接固定されている。よって、耐熱性の良好なセ
ラミック基板を多層構造基板として使用したこととと相
俟って水晶発振器は表面実装化が可能となる。また、水
晶振動子４と封止室６内の回路素子３とを同時に封止で
きるため、回路素子の高密度化が可能となり、水晶発振
器は小型化、薄型化を達成することができる。

【００１６】なお、プリント配線基板２ａ上に設けた回
路素子３と水晶振動子４等からなる発振回路の封止室６
への封止は、従来既知のシーム溶接やガラス溶接を用い
て行なうことができる。

【００１７】図２はシールド層の平面図であり、例えば
タングステン等の導電性材料から構成し、多層構造基板
（セラミック基板）と同様の形状を有する略同面積に形
成されている。なお、図において９はグランド（零電位
面）１０につなぐための端子部である（図３参照）。

【００１８】図３はシールド層の効果を説明するための
模式図であり、図１と同一部分には同一符号を符して示
し、その説明を省略する。

【００１９】この多層構造基板（セラミック基板）２の
誘電率をε0、シールド層８の面積をＳ〔ｍ²〕、このシ
ールド層８と平行な多層構造基板２との距離をｄ〔ｍ〕
としたとき、浮遊容量Ｃ〔Ｆ〕は、数１により求めるこ
とができる。

【００２０】

【数１】

【００２１】本発明の構成によれば、シールド層８の面
積Ｓおよびシールド層８と多層構造基板（セラミック基
板）２との距離ｄを一定に保つことができるため、浮遊
容量Ｃを常に一定に保つことができることが数１からわ
かる。

【００２２】この際、前記シールド層８が一定電位に保
たれているならば、発振回路（プリント配線基板２ａ）
とグランドは電気的に無関係になる。

【００２３】本発明は、この点に着目し、プリント配線
基板２ａの下方に多層構造基板２を介して、これら多層
構造基板２と略同面積の定電位面としてのシールド層８
を一層設け、さらに、このシールド層８はグランド１０
につないで零電位とした。

【００２４】上記構成とすることによって、プリント配
線基板２ａは、プリント配線基板２ａとシールド層８間
の浮遊容量が固定され、基板実装時にプリント配線基板
２ａとシールド層８間の多層構造基板２に存在する浮遊
容量がグランド１０の影響を受けないため、回路のＬＣ
値の変動に起因する周波数変動を防止できる。なお、こ
のときの周波数偏差は±０．２ｐｐｍ程度であった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る温度補償型水晶
発振器は、発振回路の下方に多層構造基板を介して多層
構造基板と略同面積のシールド層を形成したため、プリ
ント配線基板とシールド層との距離が一定となって両者
間の多層構造基板に存在する浮遊容量が固定される。

【００２６】よって、発振回路はプリント配線基板とシ
ールド層間の多層構造基板に存在する浮遊容量等による
影響を受けて発振周波数がずれることがないため、基板
への組立・実装時における周波数微調整のための手間を
省略でき、水晶発振器は調整に起因する発振周波数、周
波数温度特性、消費電力、出力電圧等の電気的特性の変
動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度補償型水晶発振器の分解斜視
図

【図２】本発明に係る温度補償型水晶発振器に設けたシ
ールド層の平面図

【図３】本発明に係る温度補償型水晶発振器のシールド
層の効果を説明する模式図

【図４】従来の温度補償型水晶発振器の分解斜視図

【符号の説明】

１…温度補償型水晶発振器（水晶発振器）、２…多層構
造基板、２ａ…プリント配線基板、２ｂ〜２ｄ…端子
面、３…回路素子、４…水晶振動子、４ａ，４ｂ…電
極、５…キャップ、６…封止室、７…ワイヤ、８…シー
ルド層、９…端子部、１０…グランド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 正毅 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 木村 章男 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層構造基板の表面に封止室を形成し、
   この封止室に水晶振動子と複数の回路素子とからなる発
   振回路を封止して構成した温度補償型水晶発振器であっ
   て、前記発振回路の下方には前記多層構造基板を介して
   この多層構造基板と略同面積のシールド層を一層設けた
   ことを特徴とする温度補償型水晶発振器。