JP2007013572A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を得ることができる圧電発振器を提供することにある。
【解決手段】容器体１０に形成された凹部１５には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子７が搭載され、且つ凹部１５を囲繞する側壁部１３の一部を切り欠き形成した切欠部９を含むコンデンサ搭載空間１８には、チップ型のコンデンサ８が搭載されており、容器体１０に圧電振動素子５を内蔵した圧電振動子１を機械的に接続し、且つ圧電振動素子５，集積回路素子７及びチップ型コンデンサ８を電気的に接続してなる圧電発振器において、コンデンサ８が搭載されているコンデンサ搭載空間１８のうち側壁部１３を切り欠いた部分に、切り欠かれた両端の側壁部１３を横断連絡する形態の障壁部６が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる電子部品である圧電発振器に関するものである。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器には、電子部品と一つとして基準信号発生源となる圧電発振器が用いられている。

かかる従来の圧電発振器としては、例えば図５に示す如く、内部に図５中には示されてはいないが、圧電振動素子が収容されている第１の容器体５３を、キャビティ部５５内に前記の圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子５６やコンデンサ等のチップ型電子素子が収容されている第２の容器体５１上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第２の容器体５１の下面に設けられている外部接続用端子を外部の回路母基板の配線又は電極パッドに半田接合することにより外部の回路母基板上に実装されている。

尚、第１の容器体５３や第２の容器体５１は、通常、セラミックス材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。

又、前記集積回路素子５６の内部には、圧電振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを集積回路素子５６のメモリ内に格納すべく、第２の容器体５１の下面や外側面等には温度補償データ書込用の書込制御端子５７が設けられていた。この書込制御端子５７に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて集積回路素子５６内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが集積回路素子５６のメモリ内に格納される。

上述したような圧電発振器については、以下のような先行技術文献に開示がある。
特開２００４−１２９０９０号公報 特開２００４−６４６５１号公報

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、上述した従来の圧電発振器の集積回路素子５６が第２の容器体５１の凹状のキャビティ部５５に配置させてある場合、圧電発振器が小型化するにつれ、キャビティ部５５内には集積回路素子５６しか搭載できるスペースが設けられず、コンデンサ等のチップ型電子素子の搭載スペースとしては、キャビティ部５５を囲繞する第２の容器体５１の側壁部の一部を切り欠いて形成したスペース（以下切欠部という）を使用している。

又、このような形態の圧電発振器では、第２の容器体５１の凹状のキャビティ部内面と集積回路素子５６間の隙間が非常に狭くなり、集積回路素子５６の回路形成面（下面）と第２の容器体５１のキャビティ部内面間に保護材としての絶縁性の樹脂材を注入するのが困難なため、樹脂材の注入を行わなくなる傾向にある。

そのため、上記切欠部よりキャビティ部内に進入するダスト等のコンタミにより、保護材で被覆されていない、例えば集積回路素子の端子間にコンタミが入り込み、端子間で短絡を起こす等、不具合を発生させる懸念がある。

本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、信頼性が高く、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を得ることができる圧電発振器を提供することにある。

本発明の圧電発振器は、容器体に形成された凹形状の集積回路搭載空間には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子が搭載され、且つこの集積回路搭載空間を囲繞する側壁部の一部を切り欠き形成した切欠部を含むコンデンサ搭載空間には、チップ型のコンデンサが搭載されており、この容器体に圧電振動素子を内蔵した圧電振動子を機械的に接続し、且つ圧電振動素子，集積回路素子及び該チップ型コンデンサを電気的に接続してなる圧電発振器において、
上記コンデンサが搭載されているコンデンサ搭載空間のうち側壁部を切り欠いた部分（切欠部）に、切り欠かれた両端の側壁部を横断連絡する形態の障壁部が形成されていることを特徴とする。

又、本発明の圧電発振器は、上記構成において、障壁部は、容器体を構成する材質と同等の硬度に硬化できる樹脂により形成されていることを特徴とする。

更に、本発明の圧電発振器は、容器体に形成された凹形状の集積回路搭載空間には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子が搭載され、且つこの集積回路搭載空間を囲繞する側壁部の一部を切り欠き形成した切欠部を含むコンデンサ搭載空間には、チップ型のコンデンサが搭載されており、この容器体に圧電振動素子を内蔵した圧電振動子を機械的に接続し、且つ圧電振動素子，集積回路素子及びチップ型コンデンサを電気的に接続してなる圧電発振器において、
上記コンデンサ搭載空間のうち、切欠部の長さ寸法がチップ型のコンデンサを搭載するコンデンサ接続用電極パッドの幅寸法とほぼ同等であり、且つこのコンデンサ接続用電極パッドが、切欠部底面に、コンデンサ接続用電極パッドに搭載するコンデンサが切欠部の長さ方向に対し直角に配置するような形態で、このコンデンサ接続用電極パッドうちの少なくとも一つが形成されており、コンデンサ接続用電極パッド上にコンデンサを配置し且つコンデンサと切欠部両端の側壁部端面との間がコンデンサとコンデンサ接続用電極パッドとを導通固着する導電性の接合材により塞がれていることを特徴とする。

又、本発明の圧電発振器は、上記構成において、接合材が導電性接着剤であることを特徴とする。

本発明の圧電発振器によれば、容器体に形成された凹形状の集積回路搭載空間には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子が搭載され、且つ該集積回路搭載空間を囲繞する側壁部の一部を切り欠き形成した切欠部を含むコンデンサ搭載空間には、チップ型のコンデンサが搭載されており、該容器体に圧電振動素子を内蔵した圧電振動子を機械的に接続し、且つ該圧電振動素子，該集積回路素子及び該チップ型コンデンサを電気的に接続してなる圧電発振器において、該コンデンサが搭載されている該コンデンサ搭載空間のうち側壁部を切り欠いた部分に、切り欠かれた両端の側壁部を横断連絡する形態の障壁部や導電性の接合材により塞がれていることから、障壁部や導電性の接合材により外部から集積回路搭載空間内へのダストや半田屑等のコンタミの侵入を抑えることが可能となる。

このことにより、コンタミが原因となる不具合を防止でき、信頼性が高く、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供できる効果を奏する。

以下、本発明の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。又、各図では、説明を明りょうにするため説明不要な構造体の一部を図示せず、また各構造物の寸法も一部誇張して図示している。

図１は本発明における圧電発振器の一形態を示した分解斜視図である。図２は、図１に開示の圧電発振器を組み立て後、図１に記載の仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の断面図である。
図１に示す圧電発振器は、集積回路素子７を収容する集積回路素子搭載空間を形成する凹部１５を有する容器体１０の下面に外部接続電極端子１６が設けられ、集積回路素子７を収容する凹部１５の底面には集積回路素子７が搭載されている。また、集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０の凹部１５を囲繞する側壁部１３の外側面には複数個の書込制御端子１１が形成されている。また、本発明の圧電発振器においては側壁部１３の一部には切欠部９が形成されており、また、図１に示すように側壁部１３の上面には、圧電振動素子５が収容されている圧電振動子１を載置して固定した構造を有している。

図１において圧電振動子１は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板２と、基板２と同様のセラミック材料から成る側壁３、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体４とから成り、基板２の上面に側壁３を取着させ、その上面に蓋体４を載置して固定させることによって圧電振動子１が構成され、側壁３の内側に位置する基板２の上面に圧電振動素子５が実装されている。

また、図１及び図２において集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０の切欠部９は、側壁部１３の頂面から凹部１５の底面の位置まで側壁部の厚み全体にわたり切り欠かれている。この切欠部９の底面にはチップ型コンデンサ８が搭載されており、集積回路素子７の所定の電子回路網と電気的に接続している。

前記圧電振動子１は、その内部に、具体的には、基板２の上面と側壁３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる空間部内に圧電振動素子５を収容して気密封止されており、基板２の上面には圧電振動素子５の振動電極に接続される一対の素子接続用電極パッド等が、基板２の下面には、後述する容器体１０の側壁部１３頂面に形成されている振動子接続用電極端子１８に接続される複数個の容器体接続用電極端子１７がそれぞれ設けられ、これらのパッドや端子は基板２表面に形成した配線パターンや基板２内部に埋設されているビアホール等を介して、接続対応するもの間を相互に電気的に接続されている。

一方、圧電振動子１の内部に収容される圧電振動素子５は、例えば圧電振動素子の一つである水晶振動素子の場合では、人工水晶結晶体の結晶軸から所定の角度でカットした水晶素板の両主面に一対の振動用電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の振動用電極を介して水晶片に印加されると、カット角度で既定された振動モードによる振動を起こす。

そして、上述した圧電振動子１が取着される集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０は概略矩形状を成しており、ガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミック，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって平板状を成すように形成されている。

前記集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０は、容器体１０外底面の四隅部に４つの外部接続電極端子１６（電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）が形成され、凹部１５を囲繞する形態で側壁部１３が、又凹部１５内底面の中央域にはフリップチップ型の集積回路素子７が、更に側壁部１３の長さ方向外側側面には書込制御端子１１が設けられている。

また、集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０の外底面に設けられている４つの外部接続電極端子１６は、圧電発振器をマザーボード等の外部回路基板に接続するための端子として機能するものであり、圧電発振器を外部回路基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線と半田等の導電性接合材を介して電気的に接続されるように成っている。

更に、側壁部１３は、集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０と圧電振動子１との間に、集積回路素子７やチップ型コンデンサ８を配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、集積回路素子７を収容する凹部１５を有する容器体１０の素子接続用電極端子１８を圧電振動子１の容器体接続用電極端子１７に接続する機能も有する。

凹部１５内底面の中央域には、複数個の集積回路素子接続用電極パッド（図示しない）が設けられており、これら集積回路素子接続用電極パッドに集積回路素子７側の電極端子を、Ａｕバンプ、半田又は異方性導電接着材等の導電性接合材を介して電気的且つ機械的に接続させることによって集積回路素子７が凹部１５内の所定位置に取着される。

上記集積回路素子７は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子５の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。

尚、上述した集積回路素子７と凹部１５底面との間には従来の圧電発振器では必要であったエポキシ樹脂等から成る熱硬化性樹脂（一般的にアンダーフィルと呼称されるもの）は介在されておらず、これにより、圧電発振器の製造工程および工数削減が可能となっている。

ここで、本発明の一特徴部分は図１及び図２に示すように、チップ型コンデンサ８が搭載されているコンデンサ搭載空間のうち側壁部１３を切り欠いた部分（切欠部９）に、切り欠かれた両端の側壁部１３間を横断連絡する形態の絶縁性樹脂による障壁部６が形成されていることである。この障壁部６は一部チップ型コンデンサ８に掛かる形態で形成されている。又、障壁部６の高さは、障壁部６の頂面が、障壁部６を挟む側壁部１３の頂面と概略同一平面となるようにするのが望ましいが、後述する効果を奏するのであれば障壁部６の高さは側壁部１３の頂面より低くても構わない。

この障壁部６により、切欠部９が形成されたことにより空間的に連結してしまった凹部１５空間と外部空間とを遮断できることから、容器体１０外部からの切欠部９を介して凹部１５内にダストや半田屑等のコンタミの侵入を抑えることが可能となる。尚、この障壁部６の構成材料としては、容器体１０を構成する材質と同程度の硬度まで硬化できる樹脂等で形成されている。

図３は本発明における圧電発振器の他の形態を示した分解斜視図である。図４は、図２に開示の圧電発振器を組み立て後、図２に記載の仮想切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した場合の断面図である。
図３及び図４に記載の圧電発振器は、図１及び図２に記載の圧電発振器と比較して凹部１５内空間と外部空間とを隔てる障壁部の形態が異なる以外は、その構造形態及び構成部品は同一である。

図３及び図４に示すように、切欠部９により形成されたコンデンサ搭載空間のうち、切欠部９の長さ寸法がコンデンサを搭載するコンデンサ接続用電極パッド２０の幅寸法とほぼ同等であり、且つコンデンサ接続用電極パッド２０が切欠部９底面に、コンデンサ接続用電極パッド２０に搭載するチップ型コンデンサ８が切欠部９の長さ方向に対し直角に配置するような形態で、一対のコンデンサ接続用電極パッド２０うちの少なくとも一つが形成されている。このコンデンサ接続用電極パッド２０の上にチップ型コンデンサ８を配置し且つチップ型コンデンサ８と切欠部９両端の側壁部１３端面との間が、チップ型コンデンサ８とコンデンサ接続用電極パッド２０とを導通固着する導電性接合材２１により塞がれている。

このような形態で形成された接合材２１及びチップ型コンデンサ８は、上記実施例１に開示の障壁部６と同じように、切欠部９が形成されたことにより空間的に連結してしまった凹部１５空間と外部空間とを遮断できることから、容器体１０外部からの切欠部９を介して凹部１５内にダストや半田屑等のコンタミの侵入を抑えることが可能となる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、圧電発振器の構造として各実施例では、圧電振動素子５を内部に搭載した圧電振動子１と、集積回路素子７等とを内部に搭載する容器体１０とを、分離可能な個別の構造体で形成したものを開示したが、他に圧電振動素子５を搭載する独立空間と集積回路素子等を搭載する独立空間とを、一つの容器体に形成した形態（例えば所謂Ｈ型構造形態がある）の圧電発振器においても、本発明を適用し同効果を奏することは可能である。

図１は、本発明における圧電発振器の一形態を示した分解斜視図である。 図２は、図１に開示の圧電発振器を組み立て後、図１に記載の仮想切断線Ａ１−Ａ２で切断した場合の断面図である。 図３は本発明における圧電発振器の他の形態を示した分解斜視図である。 図４は、図３に開示の圧電発振器を組み立て後、図３に記載の仮想切断線Ｂ１−Ｂ２で切断した場合の断面図である。 図５は、従来の圧電発振器の概略の斜視図である。

符号の説明

１・・・圧電振動子
５・・・圧電振動素子
６・・・障壁部
７・・・集積回路素子
８・・・チップ型コンデンサ
９・・・切欠部
１０・・・容器体
１１・・・書込制御端子
１３・・・側壁部
１５・・・凹部（集積回路素子搭載空間）
１６・・・外部接続電極端子
１７・・・容器体接続用電極端子
１８・・・素子接続用電極端子
２０・・・コンデンサ接続用電極パッド
２１・・・接合材

Claims (4)

1. 容器体に形成された凹形状の集積回路搭載空間には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子が搭載され、且つ該集積回路搭載空間を囲繞する側壁部の一部を切り欠き形成した切欠部を含むコンデンサ搭載空間には、チップ型のコンデンサが搭載されており、該容器体に圧電振動素子を内蔵した圧電振動子を機械的に接続し、且つ該圧電振動素子，該集積回路素子及び該チップ型コンデンサを電気的に接続してなる圧電発振器において、
   該コンデンサが搭載されている該コンデンサ搭載空間のうち側壁部を切り欠いた部分に、切り欠かれた両端の側壁部を横断連絡する形態の障壁部が形成されていることを特徴とする圧電発振器。
2. 該障壁部は、該容器体を構成する材質と同等の硬度に硬化できる樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
3. 容器体に形成された凹形状の集積回路搭載空間には、少なくとも発振回路が形成内蔵されている集積回路素子が搭載され、且つ該集積回路搭載空間を囲繞する側壁部の一部を切り欠き形成した切欠部を含むコンデンサ搭載空間には、チップ型のコンデンサが搭載されており、該容器体に圧電振動素子を内蔵した圧電振動子を機械的に接続し、且つ該圧電振動素子，該集積回路素子及び該チップ型コンデンサを電気的に接続してなる圧電発振器において、
   該コンデンサ搭載空間のうち該切欠部の長さ寸法が該コンデンサを搭載するコンデンサ接続用電極パッドの幅寸法とほぼ同等であり、且つ該コンデンサ接続用電極パッドが、該切欠部底面に、該コンデンサ接続用電極パッドに搭載する該コンデンサが該切欠部の長さ方向に対し直角に配置するような形態で、該コンデンサ接続用電極パッドうちの少なくとも一つが形成されており、該コンデンサ接続用電極パッド上にコンデンサを配置し且つ該コンデンサと切欠部両端の側壁部端面との間が該コンデンサとコンデンサ接続用電極パッドとを導通固着する導電性の接合材により塞がれていることを特徴とする圧電発振器。
4. 該接合材が導電性接着剤であることを特徴とする請求項３記載の圧電発振器。

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