JP2000114877A - 圧電発振器 - Google Patents

圧電発振器

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JP2000114877A
JP2000114877A JP10296159A JP29615998A JP2000114877A JP 2000114877 A JP2000114877 A JP 2000114877A JP 10296159 A JP10296159 A JP 10296159A JP 29615998 A JP29615998 A JP 29615998A JP 2000114877 A JP2000114877 A JP 2000114877A
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circuit element
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piezoelectric
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Yoshiyasu Momoo
嘉泰 桃尾
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Daishinku Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られた領域に多くの電子部品を搭載するこ
とができ、かつコスト安のパッケージを得ることを目的
とするものであり、また圧電振動子の小型化による並列
容量の低下等電気的特性の低下を防ぐことのできる圧電
発振器を得る。 【解決手段】 電圧制御型水晶発振器は、チップ型の水
晶発振器1と水晶発振器の裏面中央部分に取り付けられ
る回路素子4と、同じく裏面の外周近傍に取り付けられ
る絶縁性の枠状台座5とからなる。回路素子4は枠状台
座に包囲された状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【0002】
【従来の技術】圧電発振器は、機能付加のための周辺回
路部品を一体的に収納することがある。例えば、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
振器等である。電圧制御型水晶発振器を例にとり説明す
ると、電圧制御型水晶発振器は、水晶振動子とこれを動
作させるための帰還増幅器からなる水晶発振器に、可変
容量ダイオード等の周波数制御回路(電圧制御回路)に
よる負荷容量の可変機能を持たせたもので、外部制御電
圧により出力周波数が制御できる水晶発振器である。一
般的には回路中の水晶振動子に直列に可変容量ダイオー
ドを接続し、これに制御電圧端子を付した構成となって
いる。
【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、電圧制御回路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。
【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。例えば特開平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。
【0005】また、一つの凹部に小さな部品を複数個搭
載する場合、チップマウンター(自動部品搭載機)の搭
載ツールが凹部の内壁(側壁)に干渉し、凹部の中央部
分にしか電子部品を搭載できず、単位面積当たりの搭載
点数を多くすることができなかった。このような問題
は、特開平5−243851号に開示されているような
リード端子付きの圧電発振器の表裏面に回路素子を搭載
する構成においても発生し、突出したリード端子が回路
素子の搭載領域を制限することがあった。
【0006】また上述の問題は、電圧制御型水晶発振器
のみならず、温度補償型水晶発振器等の他の圧電発振器
においても同様の問題を有していた。
【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、限られた領域に多くの電子部品(回路素
子)を搭載することができ、かつコスト安のパッケージ
を得ることを目的とするものであり、また圧電振動子を
必要以上に小型化させず、小型化による並列容量の低下
等電気的特性の低下を防ぐことのできる圧電発振器を得
ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電発振器の
裏面に機能付加を行うための必要な回路素子を搭載した
後、当該回路素子を取り囲む状態に枠状台座あるいは収
納部を設けることにより、回路素子を保護したものであ
る。
【0009】請求項1に示した圧電発振器は、内部に少
なくとも電極形成された圧電振動素子と増幅器が収納さ
れるとともに、裏面の外周近傍に複数の導出電極が形成
され、かつ裏面に複数の電極パッドが形成された圧電発
振器と、前記電極パッド上に搭載される、温度補償回路
の一部または全部を構成する回路素子、あるいは電圧制
御回路の一部または全部を構成する回路素子と、前記回
路素子の四囲を囲む状態に前記圧電発振器の裏面に取り
付けられるとともに、表面に前記導出電極と電気的接続
される接続電極を有し、裏面に当該接続電極と電気的に
接続された外部接続電極を形成した絶縁性の枠状台座
と、からなることを特徴としている。
【0010】請求項1によれば、圧電発振器の裏面に温
度補償回路の一部または全部を構成する回路素子、ある
いは電圧制御回路の一部または全部を構成する回路素子
を搭載する際、側壁のない状態で搭載することができ
る。従って、チップマウンターの搭載ツールが干渉する
ことなく、台座の枠内に相当する領域全体を搭載領域と
することができる。搭載後、枠状台座を取り付けること
により、回路素子を保護することができる。
【0011】また、請求項2に示すように、請求項1記
載の圧電発振器において、前記枠状台座の枠内部分に回
路素子の四囲を囲まれた状態で、当該枠内部分に絶縁性
樹脂が充填されている構成としてもよい。
【0012】請求項2によれば、絶縁性樹脂の充填によ
り、搭載された回路素子の熱による離脱等を防ぐことが
でき、マザーボード等の実装基板への搭載に、リフロー
ソルダリング手法等の比較的高温環境となる実装手段を
用いても、各構成部品接続維持の信頼性を向上させるこ
とができる。
【0013】また、請求項3に示すように、内部に少な
くとも電極形成された圧電振動素子と増幅器が収納され
るとともに、裏面の外周近傍に複数の導出電極が形成さ
れ、かつ裏面に複数の電極パッドが形成された圧電発振
器と、前記電極パッド上に搭載される、温度補償回路の
一部または全部を構成する回路素子、あるいは電圧制御
回路の一部または全部を構成する回路素子と、前記回路
素子を包囲する状態に前記圧電発振器の裏面に取り付け
られるとともに、表面に前記導出電極と電気的接続され
る接続電極を有し、裏面に当該接続電極と電気的に接続
された外部接続電極を形成した絶縁性の収納部と、から
なる構成としてもよい。この場合も請求項1の場合と同
様の効果を得るとともに、回路素子を熱的機械的に保護
することができる。
【0014】さらに請求項4に示すように、請求項1ま
たは請求項2または請求項3記載の圧電発振器の裏面に
おいて、外周近傍に形成された前記導出電極は前記電極
パッドと同一面かやや下方に形成されている構成として
もよい。やや下方に形成する場合、枠状台座、収納部と
圧電発振器の裏面が緩やかな嵌合状態となり、位置決め
が容易となる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明による第1の実施の形態を
表面実装型電圧制御型水晶発振器を例にとり図1,図
2,図3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は完成した電圧制御型水晶発振
器の内部断面図、図3は底面図である。
【0016】電圧制御型水晶発振器は、チップ型の水晶
発振器1と水晶発振器の裏面中央部分に取り付けられる
回路素子4と、同じく裏面の外周近傍に取り付けられる
絶縁性の枠状台座5とからなる。
【0017】水晶発振器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の中に収納されるIC
33並びに水晶振動板3と、これら各部品を気密封止す
るフタ2とからなる。セラミックパッケージ10はアル
ミナ等からなり、上部が開口した直方体形状で、開口周
囲部分にはタングステン、ニッケル等からなる金属層1
1がメタライズ技術やメッキ技術を用いて形成されてい
る。内部には水晶振動板3を電気的機械的に接合する支
持電極12,13が形成されており、またIC33との
接続電極(図示せず)も形成されており、これら各電極
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
導出電極14,15,16,17(一部図示せず)に引
き出されている。これら各導出電極14,15,16,
17は裏面10aの外周近傍に形成されている。裏面1
0aは平面であり、裏面の外周近傍以外の中央部分には
複数の電極パッド18が形成されてている。これら電極
パッド18はセラミックパッケージの内部配線を介し
て、IC33等と電気的接続され、後述の電圧制御回路
を構成する回路素子の搭載により、電圧制御回路が構成
できるように配線されている。
【0018】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12,13に導電性
接合材(図示せず)により接続されるよう引き出されて
いる。IC33は帰還増幅機能を有し、前述の水晶振動
板とともに水晶発振回路を構成している。当該IC33
は水晶振動板の下に位置するよう配置されている。フタ
2は金属板あるいはセラミック板等からなり、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。セラミックパッケージ10とフタ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。
【0019】セラミックパッケージの裏面の電極パッド
には、可変容量素子、コンデンサ、抵抗等からなる電圧
制御回路を構成する回路素子4が複数個搭載され、半田
等により電気的機械的接合されている。これにより水晶
発振器に対して電圧制御機能を付加することができる。
【0020】枠状台座5はアルミナ等のセラミックスか
らなり、その上面に前記導出電極14,15,16,1
7に対応接続される接続電極51,52,53,54が
形成されている。これら各電極は内部配線を介して各々
外部接続電極55,56,57,58に引き出されてい
る。以上の構成の枠状台座5をセラミックパッケージの
裏面10aに半田等により接合する。これにより前述の
回路素子4は枠状台座に包囲された状態となる。なお、
当該枠状台座の枠内にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂Pを
充填して、回路素子の接合の安定をはかってもよい。
【0021】なお、上記電圧制御回路を構成する回路素
子に代えて、温度補償回路を構成する回路素子、例えば
サーミスタ、コンデンサ等を用いて、温度補償型水晶発
振器に適用してもよい。
【0022】本発明による第2の実施の形態を図4とと
もに説明する。図4は表面実装型電圧制御発振器の内部
断面図である。なお、第1の実施の形態と同じ構成部分
については同番号を用いるとともに、一部説明を割愛す
る。
【0023】電圧制御型水晶発振器は、チップ型の水晶
発振器1と水晶発振器の裏面10aに取り付けられる回
路素子4と、同じく裏面に取り付けられる絶縁性の枠状
台座5とからなる。回路素子4は電圧制御回路の一部ま
たは全部を構成する1以上の回路素子からなる。水晶発
振器の裏面10aの外周近傍は周状に段差部10bが形
成されており、当該段差部10b上の一部には導出電極
151、161(一部のみ図示)が形成されている。こ
れにより外周近傍に形成された前記導出電極は、裏面1
0aの中央部分に形成されている電極パッド18よりや
や下方に形成される状態となる。枠状台座5を導出電極
151,161と接合することにより、両者は嵌合状態
となり、位置決めが容易となる。なお、図中点線は台座
が枠状であることを示すためのものであり、また枠状台
座5の一部上面には接続電極52,53が形成されてお
り、半田、導電樹脂接着剤等(図示せず)により前記導
出電極と電気的接続される。
【0024】本発明による第3の実施の形態を図5とと
もに説明する。図5は表面実装型温度補償圧電発振器の
内部断面図である。なお、第1の実施の形態と同じ構成
部分については同番号を用いるとともに、一部説明を割
愛する。
【0025】温度補償型水晶発振器は、チップ型の水晶
発振器1と水晶発振器の裏面10aに取り付けられる回
路素子41と、同じく裏面に取り付けられる絶縁性の収
納部6とからなる。回路素子41は温度補償回路の一部
または全部を構成する1以上の回路素子からなる。収納
部6はアルミナ等のセラミックスからなり、断面で見て
凹形で、内部に回路素子41が収納されるよう水晶発振
器の底面10aに接合される。また収納部6の裏面には
外部導出電極61,62が形成されており、これらは前
記水晶発振器の導出電極152,162と電気的に接続
されている。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、圧電発振器の裏面に回
路素子を搭載する際、側壁のない状態で搭載することが
できる。従って、チップマウンターの搭載ツールが干渉
することなく、台座の枠内に相当する領域全体を搭載領
域とすることができる。よって、限られた領域に多くの
電子部品(回路素子)を搭載することができ、高密度実
装に対応することができる。
【0027】また、セラミックパッケージも従来のよう
に複雑な構成を必要としないため、安価なパッケージを
採用することができ、ひいては安価な圧電発振器を提供
することができる。
【0028】さらに、圧電振動子を必要以上に小型化さ
せる必要がないので、小型化による並列容量の低下等電
気的特性の低下を招くことがなく、良好な電気的特性の
圧電発振器を提供することができる。
【0029】請求項2によれば、絶縁性樹脂の充填によ
り、搭載された回路素子の熱による離脱等を防ぐことが
でき、マザーボード等の実装基板への搭載にリフローソ
ルダリング手法を用いることを可能にする。
【0030】請求項3によれば、上述の効果に加えて回
路素子を熱的機械的に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を示す分解斜視図
【図2】図1の内部断面図
【図3】第1の実施の形態を示す裏面図
【図4】第2の実施の形態を示す内部断面図
【図5】第3の実施の形態を示す内部断面図
【符号の説明】
1 水晶発振器(圧電発振器) 10 セラミックパッケージ 11 金属層 2 フタ 21 金属層 3 水晶振動板(圧電振動板) 4,41 回路素子 5,6 枠状台座

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に少なくとも電極形成された圧電振
    動素子と増幅器が収納されるとともに、裏面の外周近傍
    に複数の導出電極が形成され、かつ裏面に複数の電極パ
    ッドが形成された圧電発振器と、 前記電極パッド上に搭載される、温度補償回路の一部ま
    たは全部を構成する回路素子、あるいは電圧制御回路の
    一部または全部を構成する回路素子と、 前記回路素子の四囲を囲む状態に前記圧電発振器の裏面
    に取り付けられるとともに、表面に前記導出電極と電気
    的接続される接続電極を有し、裏面に当該接続電極と電
    気的に接続された外部接続電極を形成した絶縁性の枠状
    台座と、 からなる圧電発振器。
  2. 【請求項2】 前記枠状台座の枠内部分に回路素子が配
    置された状態で、当該枠内部分に絶縁性樹脂が充填され
    ている請求項1記載の圧電発振器。
  3. 【請求項3】 内部に少なくとも電極形成された圧電振
    動素子と増幅器が収納されるとともに、裏面の外周近傍
    に複数の導出電極が形成され、かつ裏面に複数の電極パ
    ッドが形成された圧電発振器と、 前記電極パッド上に搭載される、温度補償回路の一部ま
    たは全部を構成する回路素子、あるいは電圧制御回路の
    一部または全部を構成する回路素子と、 前記回路素子を包囲する状態に前記圧電発振器の裏面に
    取り付けられるとともに、表面に前記導出電極と電気的
    接続される接続電極を有し、裏面に当該接続電極と電気
    的に接続された外部接続電極を形成した絶縁性の収納部
    と、 からなる圧電発振器。
  4. 【請求項4】 前記圧電発振器の裏面において、外周近
    傍に形成された前記導出電極は前記電極パッドと同一平
    面かやや下方の位置に形成されている請求項1または請
    求項2または請求項3記載の圧電発振器。
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