JP2000223949A

JP2000223949A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2000223949A
Application number: JP11023250A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takanashi; 仁高梨; Tomohiro Tamura; 智博田村
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】より一層の薄型化を実現することができる圧
電発振器の構造を提供する。【解決手段】共通プリント基板２上に、圧電振動子３
と、発振回路等を構成する回路部品４とを実装した構造
の圧電発振器１において、圧電振動子は、共通プリント
基板上に実装した圧電振動素子１０と、該圧電振動素子
を含む共通プリント基板上の空間を気密封止する金属蓋
１１と、から成り、圧電振動素子を構成する圧電素板上
に形成された励振電極と接続される共通プリント基板上
の電極パターンの一部を、金属蓋の外部に引き出して共
通プリント基板上面に露出せしめたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧電発振器の構造に
関し、詳細には電子機器本体側の電装部を構成するプリ
ント配線基板上に実装されたときの高さを低減して薄型
化の要請を満たすことができる圧電発振器の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水晶によって代表される圧電振動素子を
用いた圧電振動子等の圧電デバイスは、圧電発振器や、
共振器、或はフィルタとして、各種電子機器、とりわけ
通信機器においては不可欠の主要パーツとして使用され
ている。近年では、携帯電話機に見られるように小型
化、薄型化が進む電子機器に対応する為に、圧電デバイ
スに対しても低背化が期待されている。図４(a) は従来
の圧電発振器の一例の縦断面図、(b) はこの圧電発振器
に収容される圧電振動子の他の例を示す縦断面図、(c)
は(b) の底面図、(d) は圧電発振器の回路の一例を示す
図である。図４(a) に示すようにこの圧電発振器１００
は、発振器側プリント基板１０１上に、パッケージ化さ
れた圧電振動子１０２と、発振回路や温度補償回路を構
成する回路部品１０３とを隣接して搭載した状態で、発
振器側プリント基板１０１上を接地された導電性ケース
１０４により覆うように構成したものである。このよう
に発振器側プリント基板１０１上の部品全体を覆う接地
された導電性ケースを採用する理由は、周波数の安定度
を高くする為と、ＥＭＩ特性の向上を図る為である。こ
の圧電発振器１００自体は、表面実装用部品として電子
機器本体の電装部のプリント配線基板１２０上に実装さ
れるものであり、発振器側プリント基板１０１の底面に
は電子機器本体側のプリント配線基板１２０上の配線パ
ターン１２１と半田等により接続する為の電極１０１ａ
が形成されている。

【０００３】図４(a) 中に示した圧電振動子１０２は、
振動子側のプリント基板１０５上の台座１０６上に圧電
振動素子としての水晶振動素子１０７を支持すると共
に、水晶振動素子１０７を含むプリント基板上面を金属
蓋１０８により気密封止した構成を備えている。プリン
ト基板１０５に対する金属蓋１０８の固定は、プリント
基板１０５の上面周縁に形成したメタライズ部と金属蓋
の裾部とを半田等によって固定することにより行われ
る。図４(c) に示すようにプリント基板１０５の底面に
は外部端子Ｈ、Ｇが形成されており、水晶振動素子１０
７に形成された電極はプリント基板１０５内を貫通する
導体により外部端子Ｈ、Ｇと接続されている。また、図
４(b) に示した他のタイプの圧電振動子１０２は、水晶
振動素子１１０と、これを収容するパッケージ１１１と
から成り、パッケージ１１１の凹所１１１ｂ内の水晶振
動素子１１０に形成された電極は、図４(c) の如くパッ
ケージ底面に露出した外部端子Ｈ、Ｇと、夫々パッケー
ジ１１１内を貫通する導体１１１ａによって接続されて
いる。パッケージ１１１の内底面に設けた突部１１２に
は水晶振動素子１１０が搭載され、導電性接着剤等１１
３によって突部１１２上のパッドに接続される。なお、
Ｇはパッケージの筐体、或はアースパターンに接続され
たグランド端子である。また、各圧電振動子１０２は、
内蔵する水晶振動素子１０７、１１０のカット等の製造
精度の良否や、付着したゴミ、塵等の影響等により、製
品の品質変動が大きいため、予め良品であるか否かをテ
ストした上で発振器側プリント基板１０１上に組み込む
必要がある。従って、従来の製造工程においては、予め
行われる品質検査に合格した圧電振動子１０２について
のみプリント基板１０１上に実装して発振器を完成して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した従来の圧電発振器の構造には、以下の如き問題が
ある。即ち、図４(a) 及び(b) に示したパッケージ化さ
れた圧電振動子１０２は、夫々プリント基板１０５及び
パッケージ１１１の底板１１１Ａ上に、水晶振動素子１
０７及び１１０を搭載した構成を備えている為、これら
の圧電振動子１０２を発振器側プリント基板１０１上に
搭載すると、プリント基板１０５、パッケージ１１１の
底板１１１Ａの各肉厚分だけ各圧電振動子１０２の高さ
が増大せざるを得ず、このことが発振器の低背化を妨げ
る大きな原因となっている。本発明は、従来の諸問題を
解決する為になされたものであって、より一層の薄型化
を実現することができる圧電発振器の構造を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するた
め、請求項１の発明は、共通プリント基板上に、圧電振
動子と、発振回路等を構成する回路部品とを実装した構
造の圧電発振器において、上記圧電振動子は、共通プリ
ント基板上に実装した圧電振動素子と、該圧電振動素子
を含む共通プリント基板上の空間を気密封止する金属蓋
と、から成り、圧電振動素子を構成する圧電素板上に形
成された励振電極と接続される共通プリント基板上の電
極パターンの一部を、上記金属蓋の外部に引き出して共
通プリント基板上面に露出せしめたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、上記金属蓋の外
部に引き出される上記電極パターンの一部が金属蓋の裾
部と非接触となるように電極パターンの一部を共通プリ
ント基板内に埋設配置したことを特徴とする。請求項３
の発明は、共通プリント基板上に、圧電振動子と、発振
回路等を構成する回路部品とを実装した構造の圧電発振
器において、上記圧電振動子は、共通プリント基板上に
形成した凹陥状容器と、該凹陥状容器内底面に位置する
共通プリント基板上に実装した圧電振動素子と、凹陥状
容器の凹陥部を気密封止する金属蓋とから成り、圧電振
動素子を構成する圧電素板上に形成された励振電極と接
続される共通プリント基板上の電極パターンの一部を、
上記凹陥状容器の外部に引き出して共通プリント基板上
面に露出せしめたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１(a)及び(b)は本発明の一
形態例の圧電発振器の全体斜視図、及び要部拡大説明図
である。この圧電発振器１は、上面に配線パターンを備
えたセラミック等から成る共通プリント基板２と、この
共通プリント基板２上の配線パターン上に搭載された圧
電振動子３と、圧電振動子３と隣接して共通プリント基
板２上に搭載された発振回路、温度補償回路等を構成す
る回路部品群４とを有する。この形態例の圧電発振器の
特徴的な構成は、共通プリント基板２上のパッド６上に
直接圧電振動素子１０を実装してから、該圧電振動素子
１０を気密封止する金属蓋１１を該共通プリント基板２
上に固定し、更に圧電振動素子１０の各励振電極１２、
１３と接続した基板側のパッド６の一部６ａを金属蓋１
１の外部に引き出して基板２上に露出させた点にある。
以下、本発明の形態例を更に詳細に説明する。図１(b)
においては、破線で示した金属蓋１１の内部に水晶振動
素子等の圧電振動素子１０が実装された状態が示されて
いる。圧電振動素子１０を支持する共通プリント基板２
上には圧電振動素子１０の長手方向全長に満たない長さ
を有した凹陥部７が形成され，凹陥部７の一端縁上には
２つのパッド（電極パターン）６、６が並列配置されて
いる。２つのパッド６、６は、共通プリント基板上の発
振回路と接続されている。各パッド６、６は、圧電振動
素子１０の表裏両面に形成した励振電極１２、１３のリ
ード電極１２ａ，１３ａと、半田、導電性接着剤等のバ
インダにより接続固定されている。圧電振動素子１０の
振動領域は凹陥部７に対応している為、基板面と接触す
ることがなく、自由振動が十分に許容される。

【０００７】更に、本形態例においては、共通プリント
基板２上の各パッド６、６及び圧電振動素子１０を含む
領域を金属蓋１１により気密封止する際に、各パッド
６、６を金属蓋１１から外部に引き出して共通プリント
基板２上に露出させて検査用電極６ａ，６ａとしてい
る。この検査用電極６ａ，６ａは、共通プリント基板２
上に圧電振動素子１０のみを実装して金属蓋１１により
気密封止した状態において、大きな電圧を印加して圧電
振動素子のゴミや塵等を振り飛ばしたり、所定の信号を
印加して振動子特性を測定する為に使用する検査用の電
極である。金属蓋１１を共通プリント基板２上に固定す
る際には、図２(a)(b)の各断面図に示すように金属蓋１
１の裾部が接する基板上の部分にメタライズ部８を形成
し、このメタライズ部８と金属蓋の裾部１１ａとを半
田、導電性接着剤等のバインダにより固定する。このた
め、金属蓋１１の内部に位置するパッド６、６を基板表
面に沿ってそのまま金属蓋外部に引き出したのではパッ
ド６、６がメタライズ部８及び金属蓋１１の裾部１１ａ
に接触する不具合が発生する。そこで、本発明では、図
２(a)(b)に示すようにメタライズ部と金属蓋の裾部に対
応する共通プリント基板表面部分についてのみ各パッド
６、６から延びる検査用電極６ａ，６ａを基板表面に露
出させずに基板内部に埋設する。従って、パッド６、６
から延びる検査用電極６ａ，６ａは金属蓋１１の外側に
おいて基板表面に露出されるので、検査用に供すること
が可能となる。共通プリント基板２を積層セラミック焼
結体から構成する場合には、上記の如くパッド６、６を
基板内に埋設することは容易である。検査用電極６ａ，
６ａから所要の信号を印加することにより特性検査等が
完了し、品質良好と判定された場合には、隣接する基板
表面に回路部品群４を搭載し、必要に応じて金属ケース
をかぶせたり、樹脂モールドを施す。検査の結果、品質
不良と判定された場合には、金属蓋と圧電振動素子１０
を共通プリント基板上から除去し、当該共通プリント基
板を利用して新たな圧電振動子を組み付けた上で検査を
実施することもでき、共通プリント基板や回路部品の無
駄をなくすることもできる。本発明の圧電発振器は上記
のごとく、圧電振動素子１０を共通プリント基板上に直
接搭載して金属蓋により気密封止したので、圧電振動子
３にプリント基板やパッケージを備える必要がなく、プ
リント基板やパッケージ底板の肉厚分だけ圧電振動子３
の低背化を図ることができる。また、圧電振動子３を先
に共通プリント基板上に組み付け、共通プリント基板上
に露出した検査用電極６ａ，６ａを利用して特性の検査
を行ってから、検査結果が良好な場合のみ回路部品を共
通基板上に搭載して圧電発振器を完成することができる
ので、圧電振動子に品質不良がある場合には圧電振動素
子のみを交換して、新たな圧電発振器を製造し直すこと
も可能となり、部品類の無駄をなくすることができる。

【０００８】次に、図３は本発明の他の形態例の圧電発
振器の構成を示す斜視図であり、この圧電発振器１は、
共通プリント基板２上に、圧電振動素子１０と、発振回
路等を構成する回路部品４とを実装した構成においては
上記形態例と同様であるが、圧電振動素子を、共通プリ
ント基板２上に予め一体形成した絶縁材料から成る凹陥
状容器２０により包囲すると共に、凹陥状容器２０の凹
陥部２１の開口を金属蓋２２により気密封止した点が異
なっている。更に、本形態例では、圧電振動素子１０を
構成する圧電素板上に形成された励振電極と接続される
共通プリント基板上のパッド（電極パターン）の一部
を、凹陥状容器２０の外部に引き出して共通プリント基
板上面に露出せしめた構成も特徴的である。凹陥状容器
２０と共通プリント基板２をセラミック積層焼結体によ
り構成する場合には、両者を一括して製造することがで
きる。圧電振動素子１０を支持する部分は、上記形態例
と同様に凹陥状容器内底面の共通プリント基板上面に凹
陥部７を形成すると共に、凹陥部７の一端縁上面に配置
したパッド６、６上に圧電振動素子１０の一端縁を接続
固定した構造とする。各パッド６、６からは夫々検査用
電極６ａ，６ａを凹陥状容器２０の外部に引き出して共
通プリント基板２上に露出させている。凹陥状容器２０
の外枠上面には予めメタライズ等を施しておき、このメ
タライズ部に金属蓋２２を半田、導電性接着剤等のバイ
ンダ、或はスポット溶接等により気密的に固定する。こ
の形態例の圧電発振器１においても、凹陥状容器２０の
外側に引き出されて露出した検査用電極６ａ，６ａを利
用して圧電振動子３の特性検査等を実施し、品質良好で
あると判断された場合には、共通プリント基板２上に回
路部品４を実装してから、所要箇所にシールド用の金属
ケースをかぶせたり、或は樹脂モールドを施すことによ
り完成することとなる。また、検査の結果品質不良と判
断された場合には、回路部品４を実装することなく、金
属蓋２２を取り外した上でパッド６、６上から圧電振動
素子１０を剥離する。そして、凹陥状容器を備えた共通
プリント基板２を再度利用して圧電発振器を製造するこ
ととなる。この形態例においても、上記形態例と同様に
圧電振動素子１０を凹陥状容器の内底面に位置する共通
プリント基板上に実装するので、凹陥状容器２０の高さ
を可能な限り低く構成することにより圧電振動子３の高
さを減縮し、その結果として圧電発振器を薄型化するこ
とが可能となる。

【０００９】

【発明の効果】以上のように本発明の圧電発振器によれ
ば、圧電振動素子を収納した圧電振動子と、増幅回路等
を構成する回路部品を搭載した圧電発振器の構造におい
て、圧電振動素子を共通プリント基板上に直接実装して
金属蓋をかぶせて気密封止することにより共通プリント
基板を利用して圧電振動子を構成したので、圧電振動子
専用のプリント基板やパッケージが不要となり、専用プ
リント基板やパッケージ底板の肉厚分だけ圧電振動子を
低背化し、圧電発振器全体を薄型化することができる。
また、共通プリント基板上に直接実装した圧電振動素子
の外周を包囲する様に絶縁性材料から成る凹陥状容器を
一体化し、該凹陥状容器の開口を金属蓋により気密封止
することにより共通プリント基板上に圧電振動子を構築
したので、圧電振動子専用のプリント基板やパッケージ
が不要となり、専用プリント基板やパッケージ底板の肉
厚分だけ圧電振動子を低背化し、圧電発振器全体を薄型
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)及び(b)は本発明の一形態例の圧電発振器の
全体斜視図、及び要部拡大説明図。

【図２】(a)及び(b)は図１の形態例の要部断面図であ
る。

【図３】本発明の他の形態例の構成を示す斜視図であ
る。

【図４】(a)は従来の圧電発振器の一例の縦断面図、(b)
はプリント基板の平面図、(c)はこの圧電発振器に収容
される圧電振動子の他例の縦断面図、(d)は(c)の底面
図、(e)は圧電発振器の等価回路の一例を示す図。

【符号の説明】

１圧電発振器、２共通プリント基板、３圧電振動
子、４回路部品群、６パッド、６ａ検査用電極、７
凹陥部、８メタライズ部、１０圧電振動素子、１
１金属蓋、１１ａ裾部、１２、１３励振電極、１
２ａ，１３ａリード電極、２０凹陥状容器、２１凹
陥部、２２金属蓋。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通プリント基板上に、圧電振動子と、
発振回路等を構成する回路部品とを実装した構造の圧電
発振器において、上記圧電振動子は、共通プリント基板上に実装した圧電
振動素子と、該圧電振動素子を含む共通プリント基板上
の空間を気密封止する金属蓋と、から成り、圧電振動素子を構成する圧電素板上に形成された励振電
極と接続される共通プリント基板上の電極パターンの一
部を、上記金属蓋の外部に引き出して共通プリント基板
上面に露出せしめたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】上記金属蓋の外部に引き出される上記電
極パターンの一部が金属蓋の裾部と非接触となるように
電極パターンの一部を共通プリント基板内に埋設配置し
たことを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項３】共通プリント基板上に、圧電振動子と、
発振回路等を構成する回路部品とを実装した構造の圧電
発振器において、上記圧電振動子は、共通プリント基板上に形成した凹陥
状容器と、該凹陥状容器内底面に位置する共通プリント
基板上に実装した圧電振動素子と、凹陥状容器の凹陥部
を気密封止する金属蓋とから成り、圧電振動素子を構成する圧電素板上に形成された励振電
極と接続される共通プリント基板上の電極パターンの一
部を、上記凹陥状容器の外部に引き出して共通プリント
基板上面に露出せしめたことを特徴とする圧電発振器。