晶体振荡子XRCGD系列在无线通信设备的应用

前言

Bluetooth®以及Wi-Fi等无线通信市场的扩大显著，特别是最近智能手机和平板电脑成为枢纽与各种设备组合的case与日俱增，面向连接智能手机、平板电脑的各种AV/OA设备、家用电器、可穿戴设备等所有设备中都广泛安装了无线通信功能。主要的通信规格就是此前提到的Bluetooth®和Wi-Fi。Bluetooth®与Wi-Fi比较，Bluetooth®是一种低速的短距离间使用的无线通信技术，用于较小数据的传输比如声音、音乐数据的传输。相对的Wi-Fi比Bluetooth® 要快速并且能够使用于长距离间通信，连接住宅或公共场所的网络就能进行大容量的动画传输等。

这些无线通信设备中能够发出无线电波标准信号的元器件都是使用了晶体振荡子的。为了获得高速的、稳定的通信则需要高精度的晶体振荡子，Bluetooth®和Wi-Fi标准的要求频率精度在±20ppm以下(频率偏差+温度特性+长期变化)。此外，随着可穿戴设备等辅助设备的扩大搭载，对于搭载元件的小型化要求很高，并且对于高精度、小型晶体振荡子的需求也在提高。

本文将介绍无线通信用时钟元件最佳的小型晶体振荡子XRCGD系列的优势、产品规格以及今后的趋势。

晶体振荡子XRCGD系列的优势

株式会社村田制作所多年来提供的陶瓷振荡子CERALOCK®对应了市场所需的高精度时钟元件，使用独特技术并与东京电波株式会社共同开发的小型、高可靠性晶体振荡子从2009年就已经面向一般民生市场开始量产。其最大特征是封装中采用CERALOCK®具有的长期跟踪记录的独特"Cap Chip"构造。因此具备了高生产性和供应稳定性的特点，具备了晶体振荡子的一个重要特性那就是降低ESR (Equivalent Series Resistance)。

ESR值小的话，就有可能促使在设计电路时容易让IC与晶体振荡子形成匹配。基本上来说ESR和晶体振荡子的大小成反比，所以伴随着晶体振荡子的小型化特征的推进，ESR值就会变大，Cap Chip构造是在陶瓷平板上用金属帽进行封装的简单构造，因此包装内的空间利用效率较高，和一般的晶体振荡子相比由于产品尺寸比的关系，可以搭载大型的晶体元素。因此与同一尺寸的晶体振荡子相比降低了ESR值。

无线通信用晶体振荡子XRCGD系列在Cap Chip的构造上叠加采用了金属帽与电路板的连接部分用合金熔接密封的构造。因此，与本公司常规产品相比实现了控制频率温度特性和长期变化的特点，同时具备高精度化，对应了无线通信用时钟元件追求的频率精度(对比常规产品XRCGB系列的全部频率精度±90ppm，XRCGD系列达到了±20ppm)。

主要优势

一般的晶体振荡子采用的是凹形陶瓷电路板，本公司采用的是跟CERALOCK®相同的平板型电路板。因此提高了包装内部的空间利用率，与一般的晶体振荡子相比能搭载更大的晶体元素。此外，由于金属帽和电路板连接，常规产品采用的是树脂封装，XRCGD系列采用的是熔接封装，通过密封构造对应了频率的高精度化。(图1)

XRCGD系列的规格

XRCGD系列的产品外观如图2所示。产品规格如表1所示。采用了2.0×1.6mm的外形尺寸，相对于目前民生市场上一般的3225尺寸(3.2×2.5mm)达到了削减60%的小型化。对应频率通过无线通信在主要的各种频率上叠加，可对应面向智能手机等广泛采用高智能CPU的频率。频率精度将初期偏差、温度特性和长期变化计算在内全部的频率精度在±20ppm以下。主要预计应用于Wi-Fi、Bluetooth® 等无线通信以外、智能手机和可穿戴设备等高智能CPU中。

课题及今后的展望

无线通信功能不仅仅在智能手机和平板电脑中，AV/OA用以及家用电器等各种设备中的搭载都在扩大。这些设备随着高智能化的推进，IC边缘电路的电子器件高密度化正在形成，此外可穿戴设备等自身设定的小型化也正在演变中。为了对应所有的需求，我公司研发了比2.0×1.6mm尺寸更小型的晶体振荡子，以XRCGD系列为基础，继续扩大热敏电阻器内置振荡子、TCXO等时钟元件的产品阵容，今后的目标是加速为计划的设置高密度化以及小型、薄型化做出贡献。