JP2001320240A - Piezoelectric oscillator - Google Patents
Piezoelectric oscillatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話等の通信機
器あるいは電子機器等に用いられる圧電発振器に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric oscillator used for a communication device such as a portable telephone or an electronic device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電発振器は、圧電振動子と増幅器を含
む集積回路素子とを一体的に収納する構成が一般的であ
り、さらに付加機能を付けた、圧電発振器に周波数制御
機能を付加した電圧制御型圧電発振器、あるいは温度補
償機能を付加した温度補償型圧電発振器等がある。2. Description of the Related Art A piezoelectric oscillator generally has a structure in which a piezoelectric vibrator and an integrated circuit element including an amplifier are integrally housed, and further has a voltage control function in which a frequency control function is added to the piezoelectric oscillator. There is a control-type piezoelectric oscillator, a temperature-compensated piezoelectric oscillator to which a temperature compensation function is added, and the like.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来、これら水晶振動
子、帰還増幅器、付加機能を構成する回路素子は一つの
基板上に平面的に配置していた。しかしながら、近年の
電子部品に対する小型化の要請で、これら基板への実装
はより高密度に、より集積化した方向となっており、ま
た、水晶振動子自体の小型化も検討されている。しかし
ながら平面搭載の場合どうしても実装面積に限界を生
じ、また水晶振動子の小型化についても、小型化が過ぎ
ると並列容量値が小さくなり、周波数制御回路での周波
数可変量が小さくなるという欠点があった。Heretofore, these quartz oscillators, feedback amplifiers, and circuit elements constituting additional functions have been arranged in a plane on a single substrate. However, due to recent demands for miniaturization of electronic components, mounting on these substrates has been in a direction of higher density and more integration, and miniaturization of the crystal unit itself is also being studied. However, in the case of flat mounting, the mounting area is inevitably limited, and the miniaturization of the crystal unit has the disadvantage that if the size is too small, the parallel capacitance value will decrease, and the amount of frequency variation in the frequency control circuit will decrease. Was.
【０００４】このような問題を回避するために、パッケ
ージ基板の表裏に圧電振動子並びに回路素子を配置する
構成が考えられている。特開平８−２０４４５２号には
温度補償発振器において、基板の表裏に圧電素子、電子
部品が配置されている構成が開示されている。ここで用
いられているパッケージは、上下それぞれに凹部が形成
された構成であり、各凹部に圧電素子、電子部品が収納
されている。このようなパッケージはセラミックからな
るが、このような上下に凹部を有する構成は製造が困難
で、実用上有効な製造精度を求めた場合、コストが高く
なりすぎるという問題点があった。In order to avoid such a problem, a configuration in which a piezoelectric vibrator and a circuit element are arranged on the front and back of a package substrate has been considered. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-204452 discloses a configuration in which a piezoelectric element and electronic components are arranged on the front and back of a substrate in a temperature compensated oscillator. The package used here has a configuration in which a concave portion is formed on each of the upper and lower portions, and a piezoelectric element and an electronic component are stored in each concave portion. Although such a package is made of ceramic, it is difficult to manufacture such a structure having concave portions on the upper and lower sides, and there has been a problem that cost is excessively high when practically effective manufacturing accuracy is required.
【０００５】また、特開平１０−７０４１４号に開示さ
れているように、集積回路素子を収納するパッケージ
（セラミックパッケージやリードフレームを樹脂モール
ドした構成）を用意し、当該パッケージ上部に水晶振動
子を搭載した構成が開示されている。この構成では気密
封止した水晶振動子を用いているので、水晶振動子の特
性に悪影響を与えることがない利点を有している。Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-70414, a package (a structure in which a ceramic package or a lead frame is resin-molded) for accommodating an integrated circuit element is prepared, and a quartz oscillator is mounted on the package. A mounted configuration is disclosed. In this configuration, the use of a hermetically sealed quartz oscillator has the advantage that the characteristics of the quartz oscillator are not adversely affected.
【０００６】しかしながら、複数の構成部品を重ねる場
合、その位置決め並びに固定作業が面倒で、生産性が低
下する問題点があり、特に近年、水晶振動子の小型化が
進み、この問題が顕在化していた。また集積回路素子用
にパッケージを用意する構成であり、またアース用のパ
ッドも必要となり、全体として製造コストが高くなると
いう問題を有していた。However, when a plurality of components are stacked, positioning and fixing work are troublesome, and there is a problem that productivity is reduced. In particular, in recent years, downsizing of quartz oscillators has been progressing, and this problem has become apparent. Was. In addition, a package is prepared for an integrated circuit element, and a pad for grounding is also required, so that there is a problem that the manufacturing cost is increased as a whole.
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、小型化に対応し、かつコスト安の圧電発振
器を得ることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a piezoelectric oscillator which can be reduced in size and inexpensive.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による圧電発振器
は、圧電振動板を収納する収納部と、収納部の周囲にあ
る堤部と、当該堤部の上面内方に設けられた周状の第１
の金属層と、当該第１の金属層の外方に設けられた電極
パッドを具備し、かつ圧電振動子特性測定用端子を外表
面に形成したセラミックパッケージと、前記収納部に配
置され、励振電極が形成された圧電振動板と、前記第１
の金属層に対応して接合される第２の金属層を有し、ア
ース接続される金属フタと、前記金属フタ上に搭載さ
れ、前記電極パッドと電気的接合される接続電極を有
し、前記圧電振動板とともに発振回路を構成する回路素
子とからなり、少なくとも前記電極パッドと金属フタと
回路素子とを樹脂にて被覆したことを特徴とする圧電発
振器。According to the present invention, there is provided a piezoelectric oscillator comprising a housing for accommodating a piezoelectric vibrating plate, a bank surrounding the housing, and a circumferential portion provided inside the upper surface of the bank. First
A ceramic package having an electrode pad provided outside the first metal layer and having a piezoelectric vibrator characteristic measuring terminal formed on an outer surface thereof; A piezoelectric vibrating plate on which electrodes are formed;
A second metal layer joined corresponding to the metal layer, a metal lid connected to ground, and a connection electrode mounted on the metal lid and electrically connected to the electrode pad, A piezoelectric oscillator comprising a circuit element forming an oscillation circuit together with the piezoelectric vibration plate, wherein at least the electrode pad, the metal lid, and the circuit element are covered with a resin.
【０００９】本発明によれば、金属フタにて気密封止さ
れた圧電振動子に対し、その電気的特性を測定用端子を
介して測定し、測定結果に応じて必要な回路素子を金属
フタ上に搭載することができる。例えば温度補償機能を
有する回路素子を搭載する場合、圧電振動子の特性に対
応した定数の回路素子を搭載することができ、最適な温
度補償を行うことができる。According to the present invention, the electrical characteristics of a piezoelectric vibrator hermetically sealed with a metal lid are measured via a measuring terminal, and necessary circuit elements are set in accordance with the measurement result. Can be mounted on top. For example, when a circuit element having a temperature compensation function is mounted, a circuit element having a constant corresponding to the characteristics of the piezoelectric vibrator can be mounted, and optimal temperature compensation can be performed.
【００１０】そして回路素子を圧電振動子の金属フタ上
に搭載しているので、回路素子のアース接続を容易にす
ることができる。また電極パッド、金属フタ、集積回路
を樹脂にて被覆した構成であるので、回路素子に対し新
たなパッケージ、リードフレームなどを必要とせず、圧
電発振器を構成できる。[0010] Since the circuit element is mounted on the metal lid of the piezoelectric vibrator, the earth connection of the circuit element can be facilitated. Further, since the electrode pads, the metal lid, and the integrated circuit are covered with resin, a piezoelectric oscillator can be configured without requiring a new package, a lead frame, and the like for the circuit element.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を表面実装型
の温度補償型水晶発振器を例にとり図１乃至図５ととも
に説明する。図１は本実施の形態を示す分解斜視図であ
り、図２はＩＣチップ（回路素子）を取り付けた後の斜
視図、図３は樹脂被覆した状態を示す斜視図、図４は完
成した圧電発振器の内部断面図、図５はその底面図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5, taking a surface-mounted temperature-compensated crystal oscillator as an example. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view after an IC chip (circuit element) is mounted, FIG. 3 is a perspective view showing a resin-coated state, and FIG. FIG. 5 is a bottom view of the internal cross section of the oscillator.
【００１２】温度補償型水晶発振器は、チップ型の水晶
振動子（圧電振動子）１と水晶振動子の金属フタ２上に
取り付けられるＩＣチップ（回路素子）４とからなる。The temperature-compensated crystal oscillator comprises a chip-type crystal oscillator (piezoelectric oscillator) 1 and an IC chip (circuit element) 4 mounted on a metal cover 2 of the crystal oscillator.
【００１３】水晶振動子１は、セラミックパッケージ１
０と、セラミックパッケージ１０に形成された収納部１
５の中に収納される水晶振動板（圧電振動板）３と、こ
れを気密封止する金属フタ２とからなる。The crystal unit 1 is a ceramic package 1
0, and the storage unit 1 formed in the ceramic package 10
A quartz vibrating plate (piezoelectric vibrating plate) 3 housed in a housing 5 and a metal lid 2 for hermetically sealing the quartz vibrating plate 3 are provided.
【００１４】セラミックパッケージ１０はアルミナ等の
セラミックスからなり、上部が開口した直方体形状であ
り、開口周囲部分の堤部上面１０ａには周状に形成され
た第１の金属層１１が形成されている。当該第１の金属
層１１はタングステン、ニッケルがそれぞれメタライズ
技術、メッキ技術を用いて積層形成されている。そして
第１の金属層１１の外方には複数の電極パッド１２が形
成されており、当該各電極パッド１２は、水晶振動子と
ＩＣチップ並びに裏面に形成された外部導出電極１６，
１７，１８，１９と適宜接続されている。前記収納部１
５には水晶振動板３を電気的機械的に接合する支持電極
１３、１４（一部図示せず）が形成されており、これら
各支持電極は周知のセラミック積層技術を用いた内部配
線を介して、適宜電極パッド、ＩＣチップ等と電気的接
続されている。The ceramic package 10 is made of ceramics such as alumina, and has a rectangular parallelepiped shape with an open upper portion. A first metal layer 11 formed in a circumferential shape is formed on an upper surface 10a of a bank portion around the opening. . The first metal layer 11 is formed by stacking tungsten and nickel using a metallization technique and a plating technique, respectively. A plurality of electrode pads 12 are formed outside the first metal layer 11, and each of the electrode pads 12 is composed of a crystal oscillator, an IC chip, and external lead electrodes 16 formed on the back surface.
17, 18, and 19 are connected appropriately. The storage unit 1
5, support electrodes 13 and 14 (partially not shown) for electrically and mechanically joining the quartz vibrating plate 3 are formed. And are appropriately electrically connected to electrode pads, IC chips, and the like.
【００１５】また本実施の形態においては、セラミック
パッケージ１０の側面にはプログラム端子Ｐ１，Ｐ２が
形成されている。このプログラム端子Ｐ１，Ｐ２は前記
電極パッド１２の一部と電気的につながっており、後述
のＩＣチップと電極パッドがボンディングワイヤで接続
された後、当該プログラム端子Ｐ１，Ｐ２を介して、Ｉ
Ｃチップに温度補償用のデータ書き込みを行う。もちろ
んＩＣチップがこのような書き込みに対応していない場
合、あるいは書き込みしない場合はこのような端子は不
要となる。In this embodiment, program terminals P1 and P2 are formed on the side surface of the ceramic package 10. The program terminals P1 and P2 are electrically connected to a part of the electrode pad 12. After an IC chip to be described later is connected to the electrode pad by a bonding wire, the program terminals P1 and P2 are connected via the program terminals P1 and P2.
Write data for temperature compensation to the C chip. Of course, when the IC chip does not support such writing, or when writing is not performed, such a terminal becomes unnecessary.
【００１６】水晶振動板３は矩形状のＡＴカット水晶板
であり、表裏面に励振電極３１，３２（３２は図示せ
ず）が形成され、それぞれ支持電極１３，１４に導電性
樹脂接着剤（図示せず）により接続されるよう一端部に
引き出されている。金属フタ２はコバール等の金属板２
０を母材とし、前記金属層１１に対応して、ニッケル等
からなる金属層２１が形成されている。そして、セラミ
ックパッケージ１０と金属フタ２は不活性ガス雰囲気中
あるいは減圧雰囲気中で溶接接合される。接合方法は周
知のシーム溶接、レーザー溶接、超音波溶接等を用いる
ことができる。なお、金属フタ２は外部導出電極の１つ
と電気的接続されており、アースされている。本実施の
形態においては外部導出電極１８がアース機能を有して
おり、第１の金属層１１と第２の金属層２１そして金属
フタ２と電気的接合されている。The quartz vibrating plate 3 is a rectangular AT-cut quartz plate. Exciting electrodes 31 and 32 (32 are not shown) are formed on the front and back surfaces, and a conductive resin adhesive ( (Not shown) to one end. The metal cover 2 is a metal plate 2 such as Kovar.
0 is used as a base material, and a metal layer 21 made of nickel or the like is formed corresponding to the metal layer 11. Then, the ceramic package 10 and the metal lid 2 are welded in an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere. As a joining method, known seam welding, laser welding, ultrasonic welding, or the like can be used. The metal lid 2 is electrically connected to one of the external lead-out electrodes and is grounded. In the present embodiment, the external lead electrode 18 has a ground function, and is electrically connected to the first metal layer 11, the second metal layer 21, and the metal lid 2.
【００１７】また水晶振動子１の底面には測定用端子Ｋ
１，Ｋ２がセラミックの積層技術により形成されてお
り、金属フタにて気密封止された水晶振動子に対し、ま
ずその電気的特性を測定用端子Ｋ１，Ｋ２を介して測定
する。この測定結果に応じて必要な定数の回路素子を金
属フタ上に搭載する。この実施の形態においてはＩＣチ
ップに温度補償機能が組み込まれており、水晶振動子の
特性に対応した最適のＩＣチップを選択することによ
り、最適な温度補償を行うことができる。またこの温度
補償は、前述のＩＣチップへのデータ書き込みすること
と相互に補完し合って、より最適化された補償を行うこ
とができる。A measuring terminal K is provided on the bottom of the crystal unit 1.
1 and K2 are formed by a ceramic lamination technique, and the electrical characteristics of a quartz oscillator which is hermetically sealed with a metal lid are first measured via measurement terminals K1 and K2. A circuit element having a necessary constant is mounted on the metal lid according to the measurement result. In this embodiment, a temperature compensation function is incorporated in the IC chip, and optimal temperature compensation can be performed by selecting an optimal IC chip corresponding to the characteristics of the crystal unit. In addition, this temperature compensation complements the above-described data writing to the IC chip, so that more optimized compensation can be performed.
【００１８】ＩＣチップ４の上面には複数の接続電極４
１が形成されており、図２に示すように金属フタ２上に
導電接合された後、セラミックパッケージに形成された
電極パッド１２各々と前記接続電極４１とが、ボンディ
ングワイヤーＷにより電気的接続される。A plurality of connection electrodes 4 are provided on the upper surface of the IC chip 4.
2 and are electrically connected to the metal lid 2 as shown in FIG. 2, and each of the electrode pads 12 formed on the ceramic package is electrically connected to the connection electrode 41 by a bonding wire W. You.
【００１９】その後、図示しないモールド金型を前記水
晶振動子上部に取り付け、電極パッド、金属フタ、回路
素子を当該モールド金型で覆い、この状態で流動状態に
加熱した例えばエポキシ系樹脂を当該金型に射出し、樹
脂５を被覆する。なお必要に応じて前述のＩＣチップに
温度補償データの書き込みを行ってもよい。Thereafter, a mold (not shown) is attached to the upper part of the quartz oscillator, and the electrode pads, metal lids and circuit elements are covered with the mold. In this state, for example, an epoxy resin heated to a fluid state is filled with the mold. Inject into a mold and coat resin 5. Note that the temperature compensation data may be written to the above-described IC chip as needed.
【００２０】なお、上記実施の形態において、回路素子
として１つのＩＣチップを例示したが、複数の回路素子
を金属フタ上に搭載してもよい。また、回路素子は発振
回路並びに温度補償回路を構成するもののみならず、電
圧制御型圧電発振回路を構成するものであってもよい。
さらに圧電振動子特性測定用端子を圧電振動子底面に形
成したが、例えば側面や堤部上面に形成してもよい。In the above embodiment, one IC chip is exemplified as a circuit element, but a plurality of circuit elements may be mounted on a metal lid. The circuit elements are not limited to those constituting the oscillation circuit and the temperature compensating circuit, but may be those constituting a voltage-controlled piezoelectric oscillation circuit.
Further, although the piezoelectric vibrator characteristic measuring terminal is formed on the bottom surface of the piezoelectric vibrator, it may be formed on, for example, the side surface or the upper surface of the bank.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、金属フタにて気密封止
された圧電振動子に対し、その電気的特性を測定用端子
を介して測定し、測定結果に応じて必要な回路素子を金
属フタ上に搭載することができるので、圧電発振器の特
性調整を確実に行うことができる。According to the present invention, the electrical characteristics of a piezoelectric vibrator hermetically sealed with a metal lid are measured via a measuring terminal, and necessary circuit elements are determined according to the measurement result. Since the piezoelectric oscillator can be mounted on the metal lid, the characteristics of the piezoelectric oscillator can be reliably adjusted.
【００２２】また回路素子を圧電振動子の金属フタ上に
搭載し、電極パッド、金属フタ、集積回路を樹脂にて被
覆した構成であるので、新たなパッケージ、リードフレ
ームなどを必要とせずに回路素子を搭載することができ
る。しかも回路素子のアースは金属フタを介して容易に
行うことができ、従来のように別途アース端子を設ける
必要が無くなる。従って、小型化に対応し、かつコスト
安の圧電発振器を得ることができる。Further, since the circuit element is mounted on the metal lid of the piezoelectric vibrator and the electrode pads, the metal lid, and the integrated circuit are covered with the resin, the circuit can be formed without requiring a new package, a lead frame, and the like. An element can be mounted. In addition, the grounding of the circuit element can be easily performed via the metal lid, and it is not necessary to provide a separate grounding terminal as in the related art. Therefore, it is possible to obtain a piezoelectric oscillator that can be reduced in size and that is inexpensive.
【図１】本実施の形態を示す分解斜視図FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment.
【図２】本実施の形態を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing the embodiment.
【図３】本実施の形態を示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing the embodiment.
【図４】本実施の形態を示す内部断面図FIG. 4 is an internal cross-sectional view showing the embodiment.
【図５】本実施の形態を示す底面図FIG. 5 is a bottom view showing the present embodiment.
１ 水晶振動子（圧電振動子） １０ セラミックパッケージ １１ 第１の金属層 １５ 収納部 ２ 金属フタ ２１ 第２の金属層 ３ 水晶振動板（圧電振動板） ４ 回路素子（ＩＣチップ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz crystal oscillator (piezoelectric oscillator) 10 Ceramic package 11 1st metal layer 15 Housing part 2 Metal cover 21 2nd metal layer 3 Quartz crystal plate (piezoelectric plate) 4 Circuit element (IC chip)
Claims (1)
の周囲にある堤部と、当該堤部の上面内方に設けられた
周状の第１の金属層と、当該第１の金属層の外方に設け
られた電極パッドを具備し、かつ圧電振動子特性測定用
端子を外表面に形成したセラミックパッケージと、 前記収納部に配置され、励振電極が形成された圧電振動
板と、 前記第１の金属層に対応して接合される第２の金属層を
有し、アース接続される金属フタと、 前記金属フタ上に搭載され、前記電極パッドと電気的接
合される接続電極を有し、前記圧電振動板とともに発振
回路を構成する回路素子とからなり、 少なくとも前記電極パッドと金属フタと回路素子とを樹
脂にて被覆したことを特徴とする圧電発振器。A storage portion for storing the piezoelectric vibration plate, a ridge surrounding the storage portion, a first peripheral metal layer provided inside an upper surface of the ridge portion; A ceramic package including an electrode pad provided outside the metal layer, and a piezoelectric vibrator characteristic measuring terminal formed on an outer surface; and a piezoelectric vibrating plate disposed on the housing portion and having an excitation electrode formed thereon. A metal lid connected to the first metal layer and connected to the ground, and a connection electrode mounted on the metal lid and electrically connected to the electrode pad; And a circuit element comprising an oscillation circuit together with the piezoelectric vibration plate, wherein at least the electrode pad, the metal lid, and the circuit element are covered with a resin.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000140977A JP2001320240A (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Piezoelectric oscillator |
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| JP2000140977A JP2001320240A (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Piezoelectric oscillator |
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| Publication Number | Publication Date |
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