JP2000244244A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化に対応し、かつコスト安の圧電発振器
を得る。 【解決手段】 水晶発振器は、チップ型の水晶振動子
１、水晶振動子１を搭載する台座５と、台座裏面の収納
凹部に取り付けられる回路素子であるＩＣ４１とからな
る。台座５はアルミナ等のセラミックスからなり、その
上面に導出電極１４，１５，１６，１７に対応接続され
る接続電極５１，５２，５３，５４が形成されている。
また台座の裏面には外部接続電極５５，５６，５７，５
８と、下方に開口した収納凹部が形成されている。収納
凹部内にＩＣ４１がフリップチップ実装され、必要に応
じて当該収納凹部内にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を充
填される。

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振動デバイスま
たは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、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。例え
ば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。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、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が
上部に開口した収納部を有する構成で、当該収納部上部
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。

【０００６】しかしながら、できるだけ圧電発振器の設
置面積を小さくするため、集積回路素子を収納する収納
部の周囲に、水晶振動子と接続される電極パッドを形成
している。このため集積回路素子のサイズの変化に対応
させるため収納部を大きくすると電極パッドが小さくな
り、水晶振動子との接合強度（はく離強度）が低下し、
また逆に水晶振動子との接合強度を確保するために電極
パッドを大きくすると収納部が小さくなり、使用できる
集積回路の外形サイズが限定されてしまうという問題を
有していた。特に近年、水晶振動子（圧電振動子）の小
型化が進み、収納部、電極パッドとも小さくなる傾向に
あり、上述の問題点が顕在化している。

【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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、チップ型圧電
振動子と、圧電発振器の一部を構成する増幅器を含む回
路素子を収納する台座を分離させるとともに、台座に形
成した収納凹部を裏面側に形成することにより、上記問
題点を解決している。

【０００９】請求項１に示した圧電発振器は、電極形成
された圧電振動素子が、気密性を保持した状態で収納さ
れるとともに、裏面に複数の導出電極が形成されてなる
チップ型圧電振動子と、前記導出電極と電気的に接続さ
れる接続電極が上部平面に形成されるとともに、裏面に
収納凹部が形成され、当該収納凹部に形成された電極パ
ッドを有し、前記接続電極と電極パッドは内部配線によ
り電気的に接続された台座と、前記収納凹部内に配置さ
れ、前記電極パッドと必要な電気的接続が行われる増幅
器を含む回路素子と、からなることを特徴としている。

【００１０】請求項１により、チップ型圧電振動子を搭
載する台座面は平面であり、そこに形成される電極パッ
ドは、構成するチップ型圧電振動子に対応させた任意の
寸法、間隔で形成することができる。従って、チップ型
水晶振動子と台座との接合は充分な面積で行うことがで
きるため、接合強度を高めることができる。また裏面の
収納凹部の大きさも従来のように電極パッドの配置に制
限されることがない。

【００１１】請求項２に示すように、前記回路素子を前
記収納凹部内の電極パッドにフリップチップ実装した構
成としてもよい。このような構成により、回路素子の引
出電極と台座の電極パッドをボンディングワイヤで接続
する必要がなくなるので、台座全体の厚さを小さくする
ことができる。

【００１２】さらに請求項３に示すように、回路素子の
収納された前記収納凹部に絶縁樹脂を充填した構成とし
てもよい。樹脂充填により、圧電振動子が必要以上に熱
せられた場合でも、回路素子が脱落する等の事故を防止
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を表面実装型
の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は回路素子を取りつけた台座の底面図、図３は図１で
示す矢印Ａ方向から見た、回路素子を組み込んだ状態に
おける短辺側面図（一部内部断面図）である。

【００１４】水晶発振器は、チップ型の水晶振動子１、
水晶振動子１を搭載する台座５と、台座裏面の収納凹部
に取り付けられる回路素子であるＩＣ４１とからなる。

【００１５】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の中に収納される水晶
振動板３と、これ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はアルミナ等のセラミックスか
らなり、上部が開口した直方体形状で、開口周囲部分に
はタングステン並びにニッケル等からなる金属層１１が
メタライズ技術並びに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、これら各支持電極
１２，１３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。各導出電極は水晶振動子の
裏面１０ａの外周近傍に形成されている。

【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１２，１３に導電性
接合材（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。フタ２は基板２０が金属板あるいはセラ
ミック板等からなり、パッケージ側の前記金属層１１に
対応して、ニッケル等からなる金属層２１が形成された
構成である。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。

【００１７】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１４，１５，１６，１７に
対応接続される接続電極５１，５２，５３，５４が形成
されている。また台座の裏面には外部接続電極５５，５
６，５７，５８と、下方に開口した収納凹部が形成され
ており、当該収納凹部内には前記接続電極並びに外部接
続電極と適宜電気的接続された電極パッド５０ａ〜５０
ｈが形成されている。これら各電極はセラミック積層技
術を用いた内部配線あるいは表面の印刷配線により適宜
接続される。

【００１８】収納凹部内に設置される回路素子であるＩ
Ｃ４１は、ベアチップ状態でありＩＣの各端子パッドと
前記電極パッド５０ａ〜５０ｈとが接続される。この接
続はスペース効率の観点から端子パッドをフェースダウ
ンさせたフリップチップ接続が望ましいが、ワイヤーボ
ンディングにより接続を行ってもよい。なお、必要に応
じて当該収納凹部内にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を充
填し、回路素子接合の安定をはかってもよい。

【００１９】他の実施の形態本発明は圧電発振器に機能
付加した構成にも適用することができる。図４は温度補
償型水晶発振器に用いる台座の構成例を示す裏面図であ
り、図５は温度補償型水晶発振器の長辺側面図（一部内
部断面図）である。なお、上記実施の形態と同じ構成部
分については同番号を用い、また一部説明を省略する。

【００２０】台座６の裏面には外部接続電極６５，６
６，６７，６８と下方に開口した収納凹部６０が形成さ
れるとともに、第２の収納凹部６９ａ、６９ｂが形成さ
れている。収納凹部に温度補償回路を含むＩＣ４２が搭
載され、第２の収納凹部には抵抗、コンデンサ等の調整
回路素子７１，７２が取り付けられている。そして各々
必要な電気的接続が内部配線等により行われている。こ
の調整回路素子は所望の温度補償特性を得るための調整
に用いる。

【００２１】なお、上記温度補償回路を構成する回路素
子に代えて、電圧制御回路を構成する回路素子、例えば
可変容量ダイオード、コンデンサ等を用いて、電圧制御
型水晶発振器に適用してもよく、また電圧制御機能を有
する温度補償型水晶発振器に適用してもよい。

【００２２】

【発明の効果】請求項１によれば、チップ型圧電振動子
を搭載する台座面は平面であり、そこに形成される電極
パッドは、構成するチップ型圧電振動子に対応させた任
意の寸法、間隔で形成することができる。従って、チッ
プ型水晶振動子のサイズが大小変化しても、台座との接
合は充分な面積で行うことができるため、接合強度を高
めることができる。また裏面の収納凹部の大きさも従来
のように電極パッドの配置に制限されることがない。さ
らに高価なパッケージ構成を用いる必要もない。よっ
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。

【００２３】請求項２によれば、上記効果に加えて、回
路素子の引出電極と台座の電極パッドをボンディングワ
イヤで接続する必要がなくなるので、台座全体を薄型化
でき、ひいては圧電発振器全体の小型化、薄型化に寄与
できる。

【００２４】さらに請求項３に示すように、回路素子の
収納された前記収納凹部に絶縁樹脂を充填した構成とす
ることにより、上記効果に加えて、圧電振動子が必要以
上に熱せられた場合でも、回路素子が脱落する等の事故
を防止することができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態を示す分解斜視図

【図２】水晶振動子の底面図

【図３】本実施の形態を示す側面図

【図４】他の実施の形態を示す底面図

【図５】他の実施の形態を示す側面図

【符号の説明】

１ 水晶振動子 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） ４１、４２ ＩＣ（回路素子） ５、６ 台座 ７１，７２ 調整回路素子

フロントページの続き (72)発明者 青木 正隆 兵庫県加古川市平岡町新在家字鴻野1389番 地 Ｆターム(参考） 5J079 AA04 BA43 BA44 HA07 HA09 HA16 HA26 HA28 HA29 KA05 5J108 BB02 CC04 EE03 GG03 GG13 GG16 KK04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極形成された圧電振動素子が、気密性
   を保持した状態で収納されるとともに、裏面に複数の導
   出電極が形成されてなるチップ型圧電振動子と、前記導
   出電極と電気的に接続される接続電極が上部平面に形成
   されるとともに、裏面に収納凹部が形成され、当該収納
   凹部に形成された電極パッドを有し、前記接続電極は内
   部配線により電気的に接続された台座と、 前記収納凹部内に配置され、前記電極パッドと必要な電
   気的接続が行われる増幅器を含む回路素子と、からなる
   圧電発振器。
2. 【請求項２】 前記回路素子が前記収納凹部内の電極パ
   ッドにフリップチップ実装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. 【請求項３】 回路素子の収納された前記収納凹部に絶
   縁樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の圧電発振器。