JP2008219191A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電発振器が小型化されても、集積回路素子を配置するスペース確保が可能な形状の集積回路素子により構成され、且つ、端子部と集積回路素子の容器接続用電極パッドとが電気的に短絡することがない圧電発振器の提供。
【解決手段】凹部を有する容器体１１と、この容器体の平面視長方形の集積回路素子接続側底面に形成された端子部接続用電極端子１６と集積回路素子搭載パッド１７と、凹部内部に搭載された圧電振動素子１３と、凹部を封止する蓋部とを備える圧電振動子部１０と、集積回路素子搭載パッド１７と接続する容器接続用電極パッド５１が形成された集積回路素子５０と、端子部接続用電極端子１６に接続された端子部とにより構成されている圧電発振器１００であって、この集積回路素子５０の角頂部が、集積回路素子接続側底面の辺に沿って隣り合う端子部の間に位置するように集積回路素子５０が配置されている圧電発振器。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品の一つである圧電発振器に関する。

従来から、携帯用通信機器等の電子機器には、電子部品の一つとして圧電発振器が基準信号発生源として用いられている。従来の圧電発振器３００は、図４及び図５に示されるように、大略的に圧電振動子部３０１と集積回路素子４０１と端子部５０４により構成されている。

圧電振動子部３０１は、容器体３０２に形成された凹部３０３内に圧電振動素子３０４を収容しており、この凹部３０３の開口部が蓋体３０５により気密封止されている。又、凹部３０３内に収容されている圧電振動素子３０４と、圧電振動子部３０１の集積回路素子接続側底面に形成されている複数個の集積回路素子搭載パッド３０６のうちの所定の端子とは、電気的に接続されており、更に、圧電振動子部３０１の集積回路素子接続側底面の４つの角部には所定の集積回路素子搭載パッド３０６と電気的に接続した端子部接続用電極端子３０７が形成されている。

集積回路素子４０１は平面視矩形又は正方形の形状であり、この圧電振動子部３０１の外側底面の中央に、集積回路素子４０１の主面の外周各辺が圧電振動子部３０１の外側底面の各辺と平行になるように、圧電振動子部３０１の集積回路素子接続側底面に形成された複数個の集積回路素子搭載パッド３０６に接続搭載されている。

端子部５０１は、圧電発振器３００を外部の電子基板などに搭載した際に、集積回路素子４０１の表面が電子基板表面に接触しない高さ寸法を有する半田ボール等の球形状の導電体で形成されており、前記端子部接続用電極端子３０７それぞれに電気的且つ機械的に接続されている。（例えば、特許文献１，２又は３を参照。）

特開２００２−２９７９４６号公報 特開２００３−３１８６５３号公報 特開２００３−４６２５１号公報

尚、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以外を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかし、球形状の端子部の直径を小さくするのには、端子部を形成する装置や、端子部を各端子部接続用電極端子へ搭載する装置等の精密化の問題や、端子部小型化による作業困難性の問題により限界がある。そのため、圧電発振器の小型化が進んだ場合、形成装置や搭載装置の精密化や搭載作業困難性に問題が生じない所定の大きさの端子部を用いると、圧電振動子部の集積回路素子接続側底面上での端子部の配置スペースが、圧電振動子部の集積回路素子接続側底面に配置する必要がある集積回路素子の配置スペースにまで食い込んでしまい、所望する大きさの集積回路素子を配置するスペースを圧電振動子部の集積回路素子接続側底面に確保するのが困難であるという課題を有していた。

又、集積回路素子の四隅部には容器接続用電極パッドを配置する必要があるため、従来の圧電発振器における集積回路素子の配置構造では、端子部接続用電極端子上の端子部と集積回路素子の角部が密接して配置する構造となっていた。そのため、圧電発振器を外部の電子基板へ搭載する際に、端子部と集積回路素子の容器接続用電極パッドとが、搭載時に使用する半田や導電性接着剤が不要に付着することで電気的に短絡するおそれがあった。

本発明の目的は、圧電発振器が小型化された場合においても、集積回路素子を配置するスペースを確保することが可能な形状の集積回路素子により構成され、且つ圧電発振器を外部の電子基板へ搭載する際に、端子部と集積回路素子の容器接続用電極パッドとが電気的に短絡することがない圧電発振器を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、一方の主面に開口する凹部を有する容器体と、この容器体の一方の主面とは反対側の平面視長方形の集積回路素子接続側底面の四隅部に形成された端子部接続用電極端子と、集積回路素子接続側底面の四隅部以外の所定の位置に形成された集積回路素子搭載パッドと、凹部内部に搭載された圧電振動素子と、凹部を封止する蓋部とを備える圧電振動子部と、集積回路素子搭載パッドと電気的且つ機械的に接続する容器接続用電極パッドが、一方の主面に形成された、少なくとも圧電振動素子と電気的に接続する発振回路が内蔵された集積回路素子と、端子部接続用電極端子に接続された端子部とにより構成されている圧電発振器であって、この集積回路素子の一方の主面の角頂部が、集積回路素子接続側底面の辺に沿って隣り合う端子部の間に位置するように集積回路素子が配置されていることを特徴とする圧電発振器である。

又、前記集積回路素子の一方の主面の平面視形状が４つの辺の長さが等しい四角形であり、且つ集積回路素子が、圧電振動子部の集積回路素子接続側底面の各辺の中心を通る中心線上に、集積回路素子の主面の各角頂部がそれぞれ位置する形態で配置されていることを特徴とする前記記載の圧電発振器でもある。

更に、集積回路素子の一方の主面の平面視形状が正方形であることを特徴とする前記記載の圧電発振器でもある。

更に又、端子部の外形形状が球形状であることを特徴とする前記記載の圧電発振器でもある。

本発明の圧電発振器によれば、集積回路素子の一方の主面の角頂部が、集積回路素子接続側底面の辺に沿って隣り合う端子部の間に位置するように集積回路素子が配置されており、特に平面視形状が４つの辺の長さが等しい四角形の集積回路素子を、圧電振動子部の集積回路素子接続側底面の各辺の中心線上に、この集積回路素子の一方の主面の各角頂部がそれぞれ位置する形態で圧電振動子部の集積回路素子接続側底面に配置しているので、端子部接続用電極端子が配置されている圧電振動子部の４つの角部と集積回路素子の側面との間に所望する端子部配置スペースを確保できる。因って、圧電発振器の小型化が進んだ場合においても、形成装置や搭載装置の精密化や搭載作業困難性に問題が生じない所定の大きさの端子部を用いつつ、従来と同等以上の大きさの集積回路素子を配置するスペースを圧電振動子部の集積回路素子接続側底面に確保するのが可能となる。

又、集積回路素子の四隅部には、構造上安定的に集積回路素子を圧電振動子部へ接続する為に容器接続用電極パッドを配置する必要がある。従来の集積回路素子の配置構造では、端子部接続用電極端子上の端子部と集積回路素子の角部が密接して配置する構造となっていたが、本発明の集積回路素子の配置構造とすることで、圧電振動子部の集積回路素子接続側底面の四隅部に形成した端子部と、集積回路素子の四隅部に形成した容器接続用電極パッド間との十分な距離を確保できる。これにより、圧電発振器を外部の電子基板へ搭載する際に、端子部と集積回路素子の容器接続用電極パッドとが電気的に短絡することを防止することが可能となる。

因って、本発明により、従来の大きさの端子部及び集積回路素子を用いつつ小型化が可能で、且つ外部電子基板への搭載時に短絡不良の発生が著しく少ない圧電発振器を提供する効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧電発振器を、圧電発振器の実装側から示した平面図であり、図２は、図１記載の圧電発振器を同図記載の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した場合の断面図である。又、図３は、本発明の他の実施形態に係る圧電発振器を、圧電発振器の実装側から示した平面図である。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し、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、又図面に記載した寸法も一部誇張して図示している。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係る圧電発振器１００は、圧電振動子部１０と端子部３０と集積回路素子５０とで大略的に構成され、又、図３に示すように、本発明の他の実施形態に係る圧電発振器２００は、圧電振動子部１０と端子部３０と集積回路素子５２とで大略的に構成され、圧電振動子部１０は容器体１１、蓋体１２及び圧電振動素子１３とから主に構成されている。

圧電振動素子１３は、圧電素材を加工成形した平面視矩形状の圧電素板の表面に所定形状の電極を形成したものである。例えば、圧電素材として水晶を用いた場合は、人工水晶体より所定のカットアングルで切り出し外形加工を施した水晶素板の両主面に励振電極を対向して被着形成してなり、外部からの変動電圧が一対の励振電極を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モードの振動を起こすようになっている。又、この電極は、引き回し電極パターンと接続して圧電素板の一外周端部側へ引き回されている。尚、圧電振動素子１３は、導電性接着剤を介して、後述する容器体１１に形成された凹部１４内底面に形成された圧電振動素子搭載パッド１５に実装される。これにより、圧電振動素子１３は圧電振動素子搭載パッド１５と電気的に接続された状態となる。

図１及び図２に示す集積回路素子５０は、回路形成面に、周囲の温度状態を検知する温度センサ、圧電振動素子１３の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて圧電振動素子１３の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、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いる。この発振回路で生成された発振出力信号は、所定の端子部３０を介して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こととなる。

又、図２に示すように、容器体１１は平板部１１ａと枠部１１ｂで構成され、平板部１１ａにおいて、容器体１１の凹部１４内の圧電振動素子搭載側底面となる平板部１１ａの一方の主面には、圧電振動素子１３の励振電極と接続する引き回しパターンに対応した位置に圧電振動素子搭載パッド１５が設けられている。又、平板部１１ａの他方の主面は圧電振動子部１０の集積回路素子接続側底面であり、この平板部１１ａの他方の主面の四隅部に端子部接続用電極端子１６が設けられている。平板部１１ａの他方の主面の所定の位置に集積回路素子５０を搭載するための集積回路素子搭載パッド１７が設けられている。尚、端子部接続用電極端子１６と後述する端子部３０とは半田等の導電性接着剤により電気的及び機械的に接続されている。

又、蓋体１２は、４２アロイ、コバール又はリン青銅等の金属からなり、蓋体１２の一方の主面には封止材が全面に設けられている。蓋体１２は、圧電振動素子搭載パッド１５に実装されている圧電振動素子６０を凹部１４内に収容された状態で封止材と、容器体１１を構成する枠部１１ｂに形成されたメタライズ層とを接合することにより、凹部１４を気密封止する。

ここで、本実施形態においては、端子部３０が接続される端子部接続用電極端子１６と同一の圧電振動子部１０の集積回路素子接続側底面に形成された集積回路素子搭載パッド１７に、集積回路素子５０の一方の主面である回路形成面を対向させて搭載された構造となっている。この集積回路素子５０は、圧電振動子部１０の集積回路素子接続側底面の集積回路素子搭載パッド１７と、集積回路素子５０に形成された容器接続用電極パッド５１とを、半田バンプやＡｕバンプ等の金属バンプにより電気的かつ機械的に接続することで搭載されている。又、本発明の圧電発振器における集積回路素子は図１に示すように平面視形状が４つの辺の長さが等しい四角形の集積回路素子５０、又は図３に示すように平面視形状が正方形である集積回路素子５２である。尚、本実施形態及び図面では、集積回路素子の形状の説明を明瞭とするために、集積回路素子における圧電振動子部１０の集積回路素子接続側底面に対向する一方の主面の形状と、図１及び図３において図示されている集積回路素子の一方の主面とは反対側の主面の形状とを同一形状としている。

このような形状の集積回路素子５０又は集積回路素子５２が、圧電振動子部１０の集積回路素子接続側底面の各辺の中心線Ｈ上に、集積回路素子５０又は集積回路素子５２の一方の主面の各角頂点がそれぞれ位置する形態で圧電振動子部１０に接続されている。これにより、端子部接続用電極端子１６が配置されている圧電振動子部１０底面の４つの角部と、集積回路素子５０又は集積回路素子５２の側面との間に、所望する大きさの端子部３０を配置することが可能な、従来の圧電発振器比べて広い端子部配置スペースを確保できる。

又、集積回路素子の一方の主面の四隅部には、容器接続用電極パッドを配置する必要があるため、図４及び図５に示すような従来の集積回路素子の配置構造では、端子部接続用電極端子上の端子部と集積回路素子の角部が密接して配置する構造となっていたが、本発明の集積回路素子５０又は集積回路素子５２の形状及び配置構造とすることで、圧電振動子部１０底面の四隅部に形成した端子部３０と、集積回路素子５０又は集積回路素子５２の一方の主面の四隅部に形成した容器接続用電極パッド５１間との十分な距離を確保できる。これにより、圧電発振器１００を外部の電子基板等へ搭載する際に、端子部３０と集積回路素子５０又は集積回路素子５２の容器接続用電極パッドとが電気的に短絡することを防止することが可能となる。又、図２に示すように比較的直径の大きい球状の端子部３０を搭載可能となり、例えば、圧電振動子部底面の外形サイズが２．５ｍｍ×２．０ｍｍの圧電発振器の場合において、集積回路素子の主面形状が１．４ｍｍ角の正方形の場合には、従来の構造では球形状の端子部の直径を、短絡不良防止を考慮して０．４ｍｍ以下にしなくてはならないが、本発明の圧電発振器の構造では、従来と同じ主面面積の集積回路素子を搭載した場合でも、直径が０．６ｍｍ程度までの球形状の端子部３０を用いることができる。又、球形状の端子部の直径を従来の圧電発振器における最大の０．４ｍｍ程度にした場合は、端子部の直径が小さく形成できる分、圧電振動子部底面の外形サイズを２．５ｍｍ×２．０ｍｍより小さくすることができ、圧電発振器全体の小型化が可能となる。

尚、集積回路素子５０又は集積回路素子５２は平板部１１ａ内に形成された導配線（不図示）を介して端子部３０に電気的に接続されている。又、同様に圧電振動素子１３と集積回路素子５０又は集積回路素子５２は、平板部１１ａ内に形成された別の導配線（不図示）により電気的に接続されている。

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、本発明の実施形態においては、端子部３０を球形状としているが球形状に変えて、楕円球状、半球状、１／４球状あるいは柱状としても構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧電発振器を、圧電発振器の実装側から示す平面図である。 図２は、図１に示した本発明の一実施形態に係る圧電発振器を、同図記載の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した場合の断面図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る圧電発振器を、圧電発振器の実装側から示す平面図である。 図４は、従来の圧電発振器を、圧電発振器の実装側から示す平面図である。 図５は、図４に示した従来の圧電発振器を、同図記載の仮想切断線Ｂ−Ｂ′で切断した場合の断面図である。

符号の説明

１００，２００・・・圧電発振器
１０・・・圧電振動子部
１１・・・容器体
１１ａ・・・平板部
１１ｂ・・・枠部
１２・・・蓋体
１３・・・圧電振動素子
１４・・・凹部
１５・・・圧電振動素子搭載パッド
１６・・・端子部接続用電極端子
１７・・・集積回路素子搭載パッド
３０・・・端子部
５０，５２・・・集積回路素子
５１・・・容器体接続用電極パッド
Ｈ・・・中心線

Claims (4)

1. 一方の主面に開口する凹部を有する容器体と、前記容器体の一方の主面とは反対側の平面視長方形の集積回路素子接続側底面の四隅部に形成された端子部接続用電極端子と、前記集積回路素子接続側底面の四隅部以外の所定の位置に形成された集積回路素子搭載パッドと、前記凹部内部に搭載された圧電振動素子と、前記凹部を封止する蓋部とを備える圧電振動子部と、
   前記集積回路素子搭載パッドと電気的且つ機械的に接続する容器接続用電極パッドが、一方の主面に形成された、少なくとも前記圧電振動素子と電気的に接続する発振回路が内蔵された集積回路素子と、
   前記端子部接続用電極端子に接続された端子部とにより構成されている圧電発振器であって、
   前記集積回路素子の一方の主面の角頂部が、前記集積回路素子接続側底面の辺に沿って隣り合う前記端子部の間に位置するように前記集積回路素子が配置されていることを特徴とする圧電発振器。
2. 前記集積回路素子の一方の主面の平面視形状が４つの辺の長さが等しい四角形であり、且つ前記集積回路素子が、前記圧電振動子部の前記集積回路素子接続側底面の各辺の中心を通る中心線上に、前記集積回路素子の主面の各角頂部がそれぞれ位置する形態で配置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. 前記集積回路素子の一方の主面の平面視形状が正方形であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧電発振器。
4. 前記端子部の外形形状が球形状であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の圧電発振器。

Images