JP2003133887A - 水晶発振子 - Google Patents
水晶発振子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水晶発振子のセラミック容器に起因する寄生容
量を小さく抑えることで等価並列容量の増大を抑え、小
型化が可能な水晶発振子を提供することを目的とする。 【解決手段】誘電体基板２１、２２の上面に水晶振動子
３を収容するキャビティ部２０が形成されたセラミック
容器２のキャビティ開口周囲に、グランド電位のシール
リング２５を取着するとともに、シールリング２５にキ
ャビティ部２０を封止する金属製蓋体５を溶接してな
り、キャビティ部２０底面の一方端側に入出力用電極パ
ッド２３と、誘電体基板２１、２２の下面に入出力用電
極パッド２３と誘電体基板２１、２２を介して互いに対
向した入出力端子（外部端子電極）２４ａと、入出力用
電極パッド２３と入出力端子とを誘電体基板の厚み方向
に貫通して互いに接続するビアホール導体とを形成し、
セラミック容器２を平面視して、入出力端子がシールリ
ングの枠内に配置されている構成である。
量を小さく抑えることで等価並列容量の増大を抑え、小
型化が可能な水晶発振子を提供することを目的とする。 【解決手段】誘電体基板２１、２２の上面に水晶振動子
３を収容するキャビティ部２０が形成されたセラミック
容器２のキャビティ開口周囲に、グランド電位のシール
リング２５を取着するとともに、シールリング２５にキ
ャビティ部２０を封止する金属製蓋体５を溶接してな
り、キャビティ部２０底面の一方端側に入出力用電極パ
ッド２３と、誘電体基板２１、２２の下面に入出力用電
極パッド２３と誘電体基板２１、２２を介して互いに対
向した入出力端子（外部端子電極）２４ａと、入出力用
電極パッド２３と入出力端子とを誘電体基板の厚み方向
に貫通して互いに接続するビアホール導体とを形成し、
セラミック容器２を平面視して、入出力端子がシールリ
ングの枠内に配置されている構成である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子を容器
状の基板に収容して形成される水晶発振子に関し、特に
小型化した場合においても電気的特性の影響を抑えた水
晶発振子に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の水晶発振子の一例である水晶発振
子は、図３〜図５に示すような構造が既に知られてい
た。水晶発振子５１は、セラミック容器５２、水晶振動
子５３、導電性接着部材５４とから主に構成されてい
る。セラミック容器５２は、平板状誘電体基板５２１と
枠体状誘電体基板５２２を積層してなり、さらに、水晶
振動子５３を搭載する平板状誘電体基板５２１の表面の
一方短辺側の両側には、水晶振動子５３下面の引出電極
（不図示）と対向するように電極パッド５２３ａ、５２
３ｂが形成されている。また、セラミック容器５２の下
面、即ち平板状誘電体基板５２１の裏面には、電極パッ
ド５２３ａ、５２３ｂと電気的に接続し、外部プリント
配線基板と接合するための複数の外部端子電極５２４が
形成されている。通常、複数の外部端子電極５２４のう
ち、図４に示すように水晶発振子５１の入力端子及び出
力端子はそれぞれが外部端子電極の（＃１）及び（＃
３）の何れかと接続され、水晶発振子５１の外部端子電
極５２４として対角線上の対向する位置に形成されてい
た。 【０００３】従って、水晶発振子５１の入出力端子と接
続する電極パッド５２３ａから平板状誘電体基板５２１
上面に形成された導出電極５２３１ａが上面にシールリ
ング５２５を有する枠体状誘電体基板５２２の下側の重
畳部５２３０ａを通過して、さらに平板状誘電体基板５
２１の角部（図４では右上）の縦溝５２３１ｂを経由し
て外部端子電極５２４の＃３に接続される。なお、シー
ルリング５２５はグランド電位にされている。 【０００４】また、同様に電極パッド５２３ｂからは枠
体状誘電体基板５２２の下側の重畳部５２３０ｂを経由
して、さらに、上述の角部と対向する角部（図４では左
下）の縦溝５２３１ｃを経由して外部端子電極５２４の
＃１に接続される。なお、縦溝５２３１ｂ、５２３１ｃ
はメイン基板に半田実装する際にメニスカスを形成する
部分として利用されている。 【０００５】そして、平板状誘電体基板５２１と水晶振
動子５３とは、電極パッド５２３ａ、５２３ｂ上に導電
性接着部材５４となる導電性樹脂ペーストを塗布し、水
晶振動子５３の下面の引出電極（不図示）と電極パッド
５２３ａ、５２３ｂを導電性ペーストを介して当接し、
この導電性樹脂ペーストを硬化することにより、機械的
に接合し、電気的に接続されている。 【０００６】そして、水晶振動子５３をキャビティ５２
０に収容配置した後、水晶振動子５３を気密的に封止す
べく、セラミック容器５２上に蓋体５５が被着されてい
た。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】水晶発振子５１におい
て、電極パッド５２３ａは導出電極５２３１ａを経由
し、外部端子電極５２４の＃３に接続され、他方、電極
パッド５２３ｂは外部端子電極５２４の＃１に接続され
ていた。 【０００８】そのような配線を達成するために、重畳部
５２３０ａ、５２３０ｂが枠体状誘電体基板５２２だけ
を介してグランド電位のシールリング５２５と対応する
位置に形成され、重畳部５２３０ａ、５２３０ｂとシー
ルリング２５とが、かなり近接して配置されているの
で、重畳部５２３０ａ、５２３０ｂとシールリング５２
５で例えば、セラミック容器５２全体として、入力側及
び出力側それぞれに寄生容量を持っていた。また、入出
力端子となる外部端子電極５２４の（＃１）と外部端子
電極５２４の（＃３）がシールリング５２５と枠体状誘
電体基板５２２と平板状誘電体基板５２１を介して重畳
されているので、この部分においても寄生容量を持って
いた。 【０００９】この寄生容量を持つことで水晶発振子５１
において以下のような問題があった。即ち、図５に示す
ように、水晶振動子５３の等価回路は、等価直列抵抗Ｒ
1、励振電極５３１、５３３の振動個所で形成される等
価直列容量Ｃ1、等価インダクタンスＬ1が直列に、励振
電極５３１、５３３の面積に依存する等価並列容量Ｃ0
が並列に接続された構成となっている。また、この水晶
振動子５３の等価回路に不図示であるが主に発振回路で
構成される負荷容量ＣLが負荷された状態で水晶振動子
５３の等価回路が形成されることになる。 【００１０】実際、水晶発振子５１の等価並列容量Ｃ0
は、水晶振動子５３の励振電極５３１、５３３間の容量
と容器２の寄生容量を合わせた値となる。従って、その
寄生容量の分だけ等価並列容量Ｃ0が大きくなってしま
い、周波数可変感度Ｓを小さくしていた。即ち、周波数
可変感度Ｓは、 周波数可変感度Ｓ＝Ｃ1／｛２（Ｃ0＋ＣL）2｝ で表せる。 【００１１】従来は、水晶振動子５３の等価並列容量Ｃ
0が例えば２〜３ｐＦあったため、そのなかに含まれる
寄生容量の影響は少ないものであったが、水晶発振子５
１の小型化により水晶振動子５３の励振電極小型化さ
れ、それに伴ってＣ0が１〜１．５ｐＦと下がってしま
った。その中に含まれる寄生容量の割合が高くなり、周
波数可変感度Ｓへの影響が無視できなくなった。 【００１２】即ち、等価並列容量Ｃ0は励振電極間の容
量で現されるので、周波数（水晶基板の厚み）と励振電
極の面積でその値が決まるが、小型化した場合には励振
電極の面積が小さいくなるため、等価並列容量Ｃ0も小
さくなる。また、小型品では電極面積が小さくなり水晶
振動子５３の等価直列容量Ｃ1も小さくなる。このた
め、いずれにしても水晶発振子５１の小型化では周波数
可変感度Ｓを大きくとることが難しくなり小型化を達成
することができなかった。 【００１３】このように、周波数可変感度Ｓが小さくな
った水晶発振子５１を使用した場合、、例えば、電圧制
御水晶発振子（ＶＣＸＯ）では周波数可変範囲が狭くな
る問題が発生し、また、温度補償水晶発振子（ＴＣＸ
Ｏ）では、所望の周波数を希望の交差内に収めることが
難しくなることが知られている。 【００１４】本発明は、上述の課題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、水晶発振子のセラミック容器
に起因する寄生容量を小さく抑えることで等価並列容量
の増大を抑え、小型化が可能な水晶発振子を提供するこ
とにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、誘電体基板の上面に水晶振動子を収容す
るキャビティが形成されたセラミック容器のキャビティ
開口周囲に、グランド電位のシールリングを取着すると
ともに、該シールリングに前記キャビティを封止する金
属製蓋体を溶接してなる水晶発振子において、前記キャ
ビティ底面の一部に形成した入力用電極パッド及び出力
用電極パッドと、前記誘電体基板の下面に前記入力用電
極パッド及び出力用電極パッドと互いに対向するように
形成された入力端子及び出力端子と、前記入力用電極パ
ッドと入力端子とを前記誘電体基板の厚み方向に貫通し
て互いに接続する第１のビアホール導体と、前記出力用
電極パッドと出力端子とを前記誘電体基板の厚み方向に
貫通して互いに接続する第２のビアホール導体とを有
し、前記セラミック容器を平面視して、前記入力用電極
パッド、出力用電極パッド、入力端子及び出力端子が前
記シールリングの枠内に配置されていることを特徴とす
る水晶発振子提供する。 【作用】本発明の構成によれば、入力用電極パッド及び
出力用電極パッドをキャビティ底面の一部に形成し、誘
電体基板の下面に前記入力用電極パッド及び出力用電極
パッドと誘電体基板を介して互いに対向した入力端子及
び出力端子をそれぞれ形成している。しかも、入力用電
極パッドと入力端子とを、また、出力用電極パッドと出
力端子とを誘電体基板の厚み方向に貫通したビアホール
導体によって互いに接続している。 【００１６】即ち、入出力用電極パッドと入出力端子が
セラミック容器の一方側にそれぞれ形成されており、ビ
アホール導体によって直接互いに接続しあうため、グラ
ンド電位のシールリングと誘電体基板を介して重畳する
ような配置とならず、浮遊容量を少なくすることができ
る。 【００１７】しかも、セラミック容器を平面視して、入
力用電極パッド、出力用電極パッド、入力端子及び出力
端子がシールリングの枠内に配置されているので、入力
端子及び出力端子のいずれもがシールリングと誘電体基
板を介して互いに重なり合うことがないために、入出力
端子とシールリングにより発生する浮遊容量が少なくす
ることができる。これにより、水晶発振子の周波数感度
を低下するのを防止でき、水晶発振子を小型化しても周
波数感度が低下するのを抑えことが可能である。 【００１８】また、入出力端子がセラミック容器の一方
側にそれぞれ形成すると、この一方側にトランジスタや
ＩＣ等と並行に又は近接してトランジスタ等の入力、出
力側に接続するようになるため、基板上のレイアウトを
複雑にすることなく、トランジスタ等の接続配線を最短
に形成することができる。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の水晶発振子を図面
に基づいて詳説する。 【００２０】図１は、水晶発振子１に使用されるセラミ
ック容器２の上面図であり、図２は側断面図である。な
お、図１において、入出力用電極パッド２３、２３及び
外部端子電極２４ａ、２４ｂの位置関係をわかりやすく
するために、セラミック容器２の底面の平板状誘電体基
板２１を透過させて示している。 【００２１】水晶発振子１は、セラミック容器２、水晶
振動子３、導電性接着部材４及び金属製蓋体５とから構
成されている。 【００２２】セラミック容器２は、誘電体基板が積層さ
れて構成されており、矩形状の平板状誘電体基板２１及
び枠体状誘電体基板２２がそれぞれ積層され、さらに枠
体状誘電体基板２２の開口上面周囲に取着されたシール
リング２５とから構成されている。 【００２３】シールリング２５は、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏなどの金属からなり、枠体状誘電体基板２２
上面にメタライズ層（図示しない）を介してろう付け固
定されている。そして、全体として、図２に示すように
表面側に開口を有し、且つ水晶振動子３が収容される矩
形状のキャビティ部２０が形成される。 【００２４】さらにキャビティ部２０の底面、即ち平板
状誘電体基板２１の表面の一方側（図１では左側の辺）
には、水晶振動子３と電気的な接続を行う一対の入出力
用電極パッド２３、２３が形成されている。この入出力
用電極パッド２３、２３を形成するのはキャビティの一
方側で記載したがこれに限定されず、何れかの一部に形
成しても良い。図では入出力用電極パッド２３、２３
は、一方側の幅方向（図１では上下方向）に分離してそ
れぞれ形成されている。その形状は、概略矩形状となっ
ている。 【００２５】また、セラミック容器２の下面、即ち平板
状誘電体基板２１のキャビティ２０と反対に位置する裏
面には、この入出力用電極パッド２３、２３と電気的に
接続し、外部回路基板と接合するための外部端子電極２
４ａ、２４ａが形成されている。この外部端子電極２４
ａ、２４ａは入出力端子となる。また、セラミック容器
２を平面視して、入出力用電極パッド２３、２３と外部
端子電極２４ａ、２４ａがシールリング２５の枠内に配
置されている。 【００２６】更に、シールリング２５と電気的に接続
し、外部回路基板と接合するための外部端子電極２４
ｂ、２４ｂも形成されている。外部端子電極２４ｂ、２
４ｂのいずれか一方がグランド端子となる。 【００２７】この外部端子電極２４ａ、２４ａは、平板
状誘電体基板２１の入出力用電極パッド２３、２３とそ
れぞれ対応する位置に形成されており、セラミック容器
２を貫くビアホール導体２１ａのみによって接続されて
いる。 【００２８】さらに、前述のように平板状誘電体基板２
１上に接合されているシールリング２５については、外
部端子電極２４ｂ、２４ｂの上部に位置する部分の下部
にてビアホール２１ａが形成されており、全体としてグ
ラウンドに接地されている。 【００２９】本発明では外部端子電極２４ａ、２４ａの
形成位置を入出力用電極パッド２３、２３の位置と対向
するようにしてあり、平板状誘電体基板２１を厚み方向
に貫通するビアホール２１ａのみにて電気的にそれぞれ
接続されている。 【００３０】また、入出力用電極パッド２３、２３上に
は、キャビティ部２０の中央部寄りなどに帯状、または
ドット状のバンプが形成されている。形成方法として
は、例えば導電性樹脂ペーストを複数重ね合わせた印刷
により形成されている。 【００３１】上述の入出力用電極パッド２３、２３やメ
タライズ層、バンプは、モリブデン、タングステンなど
の金属から構成される。これらの導体（入出力用電極パ
ッド２３、２３、導体膜、バンプ）は、基板２１の表面
に導電性ペーストの焼き付けにより形成した後、その表
面にＮｉ、Ａｕメッキ処理される。尚、電極パッド２
３、２３及びバンプにおいては、入出力用電極パッド２
３、２３の下地導体層となる導体を上述の金属のペース
トにより印刷形成し、乾燥後に、その表面に上述の金属
ペーストでバンプの形状に応じて、再度印刷形成し、そ
の後、両者を一括的に焼き付け処理し、その後メッキ処
理を施す。これらの導体（入出力用電極パッド２３、２
３、導体膜、バンプ）の厚みは、約１０〜３０μｍであ
る。 【００３２】水晶振動子３は、図２に示すように、例え
ば所定結晶方位角に従ってカット（ＡＴカット）された
矩形状の水晶基板３０と、水晶基板３０の両主面の対向
しあう位置に被着形成された励振電極５３ａと、一対の
励振電極５３ａから夫々水晶基板３０の短辺方向に延出
された引出電極５３ｂとから構成される。それぞれの引
出電極５３ｂは水晶基板３０の幅方向外側などに延出さ
れ、水晶基板３０の他方の主面に形成された引出電極５
３ｂと接続される。即ち、引出電極５３ｂは水晶基板３
０の両主面に形成される。両主面の略対応する位置に形
成された引出電極５３ｂは近接する水晶基板３０の長辺
方向端面を経由して接続されている。 【００３３】そして、水晶振動子３の固定端部の下面に
延出された引出電極５３ｂは、平板状誘電体基板２１の
表面に形成された電極パッド２３、２３に対向するよう
に配置され、導電性接着部材４により機械的に且つ電気
的に接続されている。また、入出力用電極パッド２３、
２３の形状や位置を変更すれば、水晶振動子３の引出電
極との接続をワイヤーボンディングなどの他の方法によ
っても行うことができる。 【００３４】このようなセラミック容器２を構成する平
板状誘電体基板２１の入出力用電極パッド２３、２３と
水晶振動子３の引出電極とを電気的に接続し、機械的に
固定する導電性接着部材４は、シリコン系、エポキシ
系、ポリイミド系などのように硬化時に収縮する性質の
樹脂とＡｇ粉末などとを混合した導電性樹脂ペーストで
ある。そして、この導電性樹脂ペーストを硬化処理する
ことにより、導電性接着部材４となる。 【００３５】金属製蓋体５は、実質的に平板状の金属、
例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような金属製
蓋体５は、水晶振動子３の収容領域を、窒素ガスや真空
などで気密的に封止するものである。この金属製蓋体５
は、セラミック容器２のシールリング２５上に載置さ
れ、シールリング２５の表面の金属と金属製蓋体５の金
属とが、溶接されるように所定電流を印加してシーム溶
接を行う。 【００３６】上述のように水晶発振子を作製することに
より、図４に示すように、水晶発振子１の入力側の外部
端子電極２４ａ及び出力側の外部端子電極２４ａが水晶
発振子１下面の同じ一方側に形成されるため、水晶発振
子１が搭載される誘電体基板上にて、最短の配線でＩＣ
やトランジスタなどと接続することが可能になる。 【００３７】上述の水晶発振子は、以下のようにして形
成される。 【００３８】まず、水晶基板３０の両主面に励振電極、
固定端部の下面に引出電極が形成された水晶振動子３を
用意する。また、同時に、電極パッド２３、２３、メタ
ライズ層及びシールリング２５が形成されたセラミック
容器２及び金属製蓋体５を用意する。次に、入出力用電
極パッド２３、２３に導電性接着部材４となる導電性樹
脂ペーストをディスペンサーなどで供給・塗布する。次
に、水晶振動子３の固定端部を概略半球状に盛り上がっ
た導電性樹脂ペーストに載置する。これにより、水晶振
動子３の固定端部に位置する引出電極と入出力用電極パ
ッド２３、２３上の導電性樹脂ペーストとが当接するこ
とになる。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、入出力用電極パッドに
水晶振動子を搭載し、導電性接着部材により接続し、水
晶発振子として作製した場合において、寄生容量を最小
限に抑えることができる。それにより、発振周波数の可
変範囲を大きくとることができる。 【００４０】また、水晶発振子の入力端子と出力端子に
当たる外部端子電極を同一の辺方向に隣接して形成する
ことができるようになり、水晶発振子を搭載する基板の
配線引き回しを最短にすることが可能になる。
状の基板に収容して形成される水晶発振子に関し、特に
小型化した場合においても電気的特性の影響を抑えた水
晶発振子に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の水晶発振子の一例である水晶発振
子は、図３〜図５に示すような構造が既に知られてい
た。水晶発振子５１は、セラミック容器５２、水晶振動
子５３、導電性接着部材５４とから主に構成されてい
る。セラミック容器５２は、平板状誘電体基板５２１と
枠体状誘電体基板５２２を積層してなり、さらに、水晶
振動子５３を搭載する平板状誘電体基板５２１の表面の
一方短辺側の両側には、水晶振動子５３下面の引出電極
（不図示）と対向するように電極パッド５２３ａ、５２
３ｂが形成されている。また、セラミック容器５２の下
面、即ち平板状誘電体基板５２１の裏面には、電極パッ
ド５２３ａ、５２３ｂと電気的に接続し、外部プリント
配線基板と接合するための複数の外部端子電極５２４が
形成されている。通常、複数の外部端子電極５２４のう
ち、図４に示すように水晶発振子５１の入力端子及び出
力端子はそれぞれが外部端子電極の（＃１）及び（＃
３）の何れかと接続され、水晶発振子５１の外部端子電
極５２４として対角線上の対向する位置に形成されてい
た。 【０００３】従って、水晶発振子５１の入出力端子と接
続する電極パッド５２３ａから平板状誘電体基板５２１
上面に形成された導出電極５２３１ａが上面にシールリ
ング５２５を有する枠体状誘電体基板５２２の下側の重
畳部５２３０ａを通過して、さらに平板状誘電体基板５
２１の角部（図４では右上）の縦溝５２３１ｂを経由し
て外部端子電極５２４の＃３に接続される。なお、シー
ルリング５２５はグランド電位にされている。 【０００４】また、同様に電極パッド５２３ｂからは枠
体状誘電体基板５２２の下側の重畳部５２３０ｂを経由
して、さらに、上述の角部と対向する角部（図４では左
下）の縦溝５２３１ｃを経由して外部端子電極５２４の
＃１に接続される。なお、縦溝５２３１ｂ、５２３１ｃ
はメイン基板に半田実装する際にメニスカスを形成する
部分として利用されている。 【０００５】そして、平板状誘電体基板５２１と水晶振
動子５３とは、電極パッド５２３ａ、５２３ｂ上に導電
性接着部材５４となる導電性樹脂ペーストを塗布し、水
晶振動子５３の下面の引出電極（不図示）と電極パッド
５２３ａ、５２３ｂを導電性ペーストを介して当接し、
この導電性樹脂ペーストを硬化することにより、機械的
に接合し、電気的に接続されている。 【０００６】そして、水晶振動子５３をキャビティ５２
０に収容配置した後、水晶振動子５３を気密的に封止す
べく、セラミック容器５２上に蓋体５５が被着されてい
た。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】水晶発振子５１におい
て、電極パッド５２３ａは導出電極５２３１ａを経由
し、外部端子電極５２４の＃３に接続され、他方、電極
パッド５２３ｂは外部端子電極５２４の＃１に接続され
ていた。 【０００８】そのような配線を達成するために、重畳部
５２３０ａ、５２３０ｂが枠体状誘電体基板５２２だけ
を介してグランド電位のシールリング５２５と対応する
位置に形成され、重畳部５２３０ａ、５２３０ｂとシー
ルリング２５とが、かなり近接して配置されているの
で、重畳部５２３０ａ、５２３０ｂとシールリング５２
５で例えば、セラミック容器５２全体として、入力側及
び出力側それぞれに寄生容量を持っていた。また、入出
力端子となる外部端子電極５２４の（＃１）と外部端子
電極５２４の（＃３）がシールリング５２５と枠体状誘
電体基板５２２と平板状誘電体基板５２１を介して重畳
されているので、この部分においても寄生容量を持って
いた。 【０００９】この寄生容量を持つことで水晶発振子５１
において以下のような問題があった。即ち、図５に示す
ように、水晶振動子５３の等価回路は、等価直列抵抗Ｒ
1、励振電極５３１、５３３の振動個所で形成される等
価直列容量Ｃ1、等価インダクタンスＬ1が直列に、励振
電極５３１、５３３の面積に依存する等価並列容量Ｃ0
が並列に接続された構成となっている。また、この水晶
振動子５３の等価回路に不図示であるが主に発振回路で
構成される負荷容量ＣLが負荷された状態で水晶振動子
５３の等価回路が形成されることになる。 【００１０】実際、水晶発振子５１の等価並列容量Ｃ0
は、水晶振動子５３の励振電極５３１、５３３間の容量
と容器２の寄生容量を合わせた値となる。従って、その
寄生容量の分だけ等価並列容量Ｃ0が大きくなってしま
い、周波数可変感度Ｓを小さくしていた。即ち、周波数
可変感度Ｓは、 周波数可変感度Ｓ＝Ｃ1／｛２（Ｃ0＋ＣL）2｝ で表せる。 【００１１】従来は、水晶振動子５３の等価並列容量Ｃ
0が例えば２〜３ｐＦあったため、そのなかに含まれる
寄生容量の影響は少ないものであったが、水晶発振子５
１の小型化により水晶振動子５３の励振電極小型化さ
れ、それに伴ってＣ0が１〜１．５ｐＦと下がってしま
った。その中に含まれる寄生容量の割合が高くなり、周
波数可変感度Ｓへの影響が無視できなくなった。 【００１２】即ち、等価並列容量Ｃ0は励振電極間の容
量で現されるので、周波数（水晶基板の厚み）と励振電
極の面積でその値が決まるが、小型化した場合には励振
電極の面積が小さいくなるため、等価並列容量Ｃ0も小
さくなる。また、小型品では電極面積が小さくなり水晶
振動子５３の等価直列容量Ｃ1も小さくなる。このた
め、いずれにしても水晶発振子５１の小型化では周波数
可変感度Ｓを大きくとることが難しくなり小型化を達成
することができなかった。 【００１３】このように、周波数可変感度Ｓが小さくな
った水晶発振子５１を使用した場合、、例えば、電圧制
御水晶発振子（ＶＣＸＯ）では周波数可変範囲が狭くな
る問題が発生し、また、温度補償水晶発振子（ＴＣＸ
Ｏ）では、所望の周波数を希望の交差内に収めることが
難しくなることが知られている。 【００１４】本発明は、上述の課題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、水晶発振子のセラミック容器
に起因する寄生容量を小さく抑えることで等価並列容量
の増大を抑え、小型化が可能な水晶発振子を提供するこ
とにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、誘電体基板の上面に水晶振動子を収容す
るキャビティが形成されたセラミック容器のキャビティ
開口周囲に、グランド電位のシールリングを取着すると
ともに、該シールリングに前記キャビティを封止する金
属製蓋体を溶接してなる水晶発振子において、前記キャ
ビティ底面の一部に形成した入力用電極パッド及び出力
用電極パッドと、前記誘電体基板の下面に前記入力用電
極パッド及び出力用電極パッドと互いに対向するように
形成された入力端子及び出力端子と、前記入力用電極パ
ッドと入力端子とを前記誘電体基板の厚み方向に貫通し
て互いに接続する第１のビアホール導体と、前記出力用
電極パッドと出力端子とを前記誘電体基板の厚み方向に
貫通して互いに接続する第２のビアホール導体とを有
し、前記セラミック容器を平面視して、前記入力用電極
パッド、出力用電極パッド、入力端子及び出力端子が前
記シールリングの枠内に配置されていることを特徴とす
る水晶発振子提供する。 【作用】本発明の構成によれば、入力用電極パッド及び
出力用電極パッドをキャビティ底面の一部に形成し、誘
電体基板の下面に前記入力用電極パッド及び出力用電極
パッドと誘電体基板を介して互いに対向した入力端子及
び出力端子をそれぞれ形成している。しかも、入力用電
極パッドと入力端子とを、また、出力用電極パッドと出
力端子とを誘電体基板の厚み方向に貫通したビアホール
導体によって互いに接続している。 【００１６】即ち、入出力用電極パッドと入出力端子が
セラミック容器の一方側にそれぞれ形成されており、ビ
アホール導体によって直接互いに接続しあうため、グラ
ンド電位のシールリングと誘電体基板を介して重畳する
ような配置とならず、浮遊容量を少なくすることができ
る。 【００１７】しかも、セラミック容器を平面視して、入
力用電極パッド、出力用電極パッド、入力端子及び出力
端子がシールリングの枠内に配置されているので、入力
端子及び出力端子のいずれもがシールリングと誘電体基
板を介して互いに重なり合うことがないために、入出力
端子とシールリングにより発生する浮遊容量が少なくす
ることができる。これにより、水晶発振子の周波数感度
を低下するのを防止でき、水晶発振子を小型化しても周
波数感度が低下するのを抑えことが可能である。 【００１８】また、入出力端子がセラミック容器の一方
側にそれぞれ形成すると、この一方側にトランジスタや
ＩＣ等と並行に又は近接してトランジスタ等の入力、出
力側に接続するようになるため、基板上のレイアウトを
複雑にすることなく、トランジスタ等の接続配線を最短
に形成することができる。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の水晶発振子を図面
に基づいて詳説する。 【００２０】図１は、水晶発振子１に使用されるセラミ
ック容器２の上面図であり、図２は側断面図である。な
お、図１において、入出力用電極パッド２３、２３及び
外部端子電極２４ａ、２４ｂの位置関係をわかりやすく
するために、セラミック容器２の底面の平板状誘電体基
板２１を透過させて示している。 【００２１】水晶発振子１は、セラミック容器２、水晶
振動子３、導電性接着部材４及び金属製蓋体５とから構
成されている。 【００２２】セラミック容器２は、誘電体基板が積層さ
れて構成されており、矩形状の平板状誘電体基板２１及
び枠体状誘電体基板２２がそれぞれ積層され、さらに枠
体状誘電体基板２２の開口上面周囲に取着されたシール
リング２５とから構成されている。 【００２３】シールリング２５は、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏなどの金属からなり、枠体状誘電体基板２２
上面にメタライズ層（図示しない）を介してろう付け固
定されている。そして、全体として、図２に示すように
表面側に開口を有し、且つ水晶振動子３が収容される矩
形状のキャビティ部２０が形成される。 【００２４】さらにキャビティ部２０の底面、即ち平板
状誘電体基板２１の表面の一方側（図１では左側の辺）
には、水晶振動子３と電気的な接続を行う一対の入出力
用電極パッド２３、２３が形成されている。この入出力
用電極パッド２３、２３を形成するのはキャビティの一
方側で記載したがこれに限定されず、何れかの一部に形
成しても良い。図では入出力用電極パッド２３、２３
は、一方側の幅方向（図１では上下方向）に分離してそ
れぞれ形成されている。その形状は、概略矩形状となっ
ている。 【００２５】また、セラミック容器２の下面、即ち平板
状誘電体基板２１のキャビティ２０と反対に位置する裏
面には、この入出力用電極パッド２３、２３と電気的に
接続し、外部回路基板と接合するための外部端子電極２
４ａ、２４ａが形成されている。この外部端子電極２４
ａ、２４ａは入出力端子となる。また、セラミック容器
２を平面視して、入出力用電極パッド２３、２３と外部
端子電極２４ａ、２４ａがシールリング２５の枠内に配
置されている。 【００２６】更に、シールリング２５と電気的に接続
し、外部回路基板と接合するための外部端子電極２４
ｂ、２４ｂも形成されている。外部端子電極２４ｂ、２
４ｂのいずれか一方がグランド端子となる。 【００２７】この外部端子電極２４ａ、２４ａは、平板
状誘電体基板２１の入出力用電極パッド２３、２３とそ
れぞれ対応する位置に形成されており、セラミック容器
２を貫くビアホール導体２１ａのみによって接続されて
いる。 【００２８】さらに、前述のように平板状誘電体基板２
１上に接合されているシールリング２５については、外
部端子電極２４ｂ、２４ｂの上部に位置する部分の下部
にてビアホール２１ａが形成されており、全体としてグ
ラウンドに接地されている。 【００２９】本発明では外部端子電極２４ａ、２４ａの
形成位置を入出力用電極パッド２３、２３の位置と対向
するようにしてあり、平板状誘電体基板２１を厚み方向
に貫通するビアホール２１ａのみにて電気的にそれぞれ
接続されている。 【００３０】また、入出力用電極パッド２３、２３上に
は、キャビティ部２０の中央部寄りなどに帯状、または
ドット状のバンプが形成されている。形成方法として
は、例えば導電性樹脂ペーストを複数重ね合わせた印刷
により形成されている。 【００３１】上述の入出力用電極パッド２３、２３やメ
タライズ層、バンプは、モリブデン、タングステンなど
の金属から構成される。これらの導体（入出力用電極パ
ッド２３、２３、導体膜、バンプ）は、基板２１の表面
に導電性ペーストの焼き付けにより形成した後、その表
面にＮｉ、Ａｕメッキ処理される。尚、電極パッド２
３、２３及びバンプにおいては、入出力用電極パッド２
３、２３の下地導体層となる導体を上述の金属のペース
トにより印刷形成し、乾燥後に、その表面に上述の金属
ペーストでバンプの形状に応じて、再度印刷形成し、そ
の後、両者を一括的に焼き付け処理し、その後メッキ処
理を施す。これらの導体（入出力用電極パッド２３、２
３、導体膜、バンプ）の厚みは、約１０〜３０μｍであ
る。 【００３２】水晶振動子３は、図２に示すように、例え
ば所定結晶方位角に従ってカット（ＡＴカット）された
矩形状の水晶基板３０と、水晶基板３０の両主面の対向
しあう位置に被着形成された励振電極５３ａと、一対の
励振電極５３ａから夫々水晶基板３０の短辺方向に延出
された引出電極５３ｂとから構成される。それぞれの引
出電極５３ｂは水晶基板３０の幅方向外側などに延出さ
れ、水晶基板３０の他方の主面に形成された引出電極５
３ｂと接続される。即ち、引出電極５３ｂは水晶基板３
０の両主面に形成される。両主面の略対応する位置に形
成された引出電極５３ｂは近接する水晶基板３０の長辺
方向端面を経由して接続されている。 【００３３】そして、水晶振動子３の固定端部の下面に
延出された引出電極５３ｂは、平板状誘電体基板２１の
表面に形成された電極パッド２３、２３に対向するよう
に配置され、導電性接着部材４により機械的に且つ電気
的に接続されている。また、入出力用電極パッド２３、
２３の形状や位置を変更すれば、水晶振動子３の引出電
極との接続をワイヤーボンディングなどの他の方法によ
っても行うことができる。 【００３４】このようなセラミック容器２を構成する平
板状誘電体基板２１の入出力用電極パッド２３、２３と
水晶振動子３の引出電極とを電気的に接続し、機械的に
固定する導電性接着部材４は、シリコン系、エポキシ
系、ポリイミド系などのように硬化時に収縮する性質の
樹脂とＡｇ粉末などとを混合した導電性樹脂ペーストで
ある。そして、この導電性樹脂ペーストを硬化処理する
ことにより、導電性接着部材４となる。 【００３５】金属製蓋体５は、実質的に平板状の金属、
例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）やＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金（コバール）などからなる。このような金属製
蓋体５は、水晶振動子３の収容領域を、窒素ガスや真空
などで気密的に封止するものである。この金属製蓋体５
は、セラミック容器２のシールリング２５上に載置さ
れ、シールリング２５の表面の金属と金属製蓋体５の金
属とが、溶接されるように所定電流を印加してシーム溶
接を行う。 【００３６】上述のように水晶発振子を作製することに
より、図４に示すように、水晶発振子１の入力側の外部
端子電極２４ａ及び出力側の外部端子電極２４ａが水晶
発振子１下面の同じ一方側に形成されるため、水晶発振
子１が搭載される誘電体基板上にて、最短の配線でＩＣ
やトランジスタなどと接続することが可能になる。 【００３７】上述の水晶発振子は、以下のようにして形
成される。 【００３８】まず、水晶基板３０の両主面に励振電極、
固定端部の下面に引出電極が形成された水晶振動子３を
用意する。また、同時に、電極パッド２３、２３、メタ
ライズ層及びシールリング２５が形成されたセラミック
容器２及び金属製蓋体５を用意する。次に、入出力用電
極パッド２３、２３に導電性接着部材４となる導電性樹
脂ペーストをディスペンサーなどで供給・塗布する。次
に、水晶振動子３の固定端部を概略半球状に盛り上がっ
た導電性樹脂ペーストに載置する。これにより、水晶振
動子３の固定端部に位置する引出電極と入出力用電極パ
ッド２３、２３上の導電性樹脂ペーストとが当接するこ
とになる。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、入出力用電極パッドに
水晶振動子を搭載し、導電性接着部材により接続し、水
晶発振子として作製した場合において、寄生容量を最小
限に抑えることができる。それにより、発振周波数の可
変範囲を大きくとることができる。 【００４０】また、水晶発振子の入力端子と出力端子に
当たる外部端子電極を同一の辺方向に隣接して形成する
ことができるようになり、水晶発振子を搭載する基板の
配線引き回しを最短にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水晶発振子の裏面の外部端子電極を透
過させた上面図である。 【図２】本発明の水晶発振子の側断面図である。 【図３】従来の水晶発振子の側断面図である。 【図４】従来の水晶発振子に使用されるセラミック容器
の上面図である。 【図５】水晶発振子の等価回路図である。 【符号の説明】 １・・・水晶発振子 ２・・・容器 ２０・・・キャビティ部 ２１・・・平板状誘電体基板 ２２・・・枠体状誘電体基板 ２３、２３・・・入出力用電極パッド ２４ａ、２４ｂ・・・外部端子電極 ３・・・水晶振動子 ３０・・・水晶基板 ４・・・導電性接着部材 ５・・・金属製蓋体
過させた上面図である。 【図２】本発明の水晶発振子の側断面図である。 【図３】従来の水晶発振子の側断面図である。 【図４】従来の水晶発振子に使用されるセラミック容器
の上面図である。 【図５】水晶発振子の等価回路図である。 【符号の説明】 １・・・水晶発振子 ２・・・容器 ２０・・・キャビティ部 ２１・・・平板状誘電体基板 ２２・・・枠体状誘電体基板 ２３、２３・・・入出力用電極パッド ２４ａ、２４ｂ・・・外部端子電極 ３・・・水晶振動子 ３０・・・水晶基板 ４・・・導電性接着部材 ５・・・金属製蓋体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 誘電体基板の上面に水晶振動子を収容す
るキャビティが形成されたセラミック容器のキャビティ
開口周囲に、グランド電位のシールリングを取着すると
ともに、該シールリングに前記キャビティを封止する金
属製蓋体を溶接してなる水晶発振子において、 前記キャビティ底面の一部に形成した入力用電極パッド
及び出力用電極パッドと、 前記誘電体基板の下面に前記入力用電極パッド及び出力
用電極パッドと互いに対向するように形成された入力端
子及び出力端子と、 前記入力用電極パッドと入力端子とを前記誘電体基板の
厚み方向に貫通して互いに接続する第１のビアホール導
体と、 前記出力用電極パッドと出力端子とを前記誘電体基板の
厚み方向に貫通して互いに接続する第２のビアホール導
体とを有し、 前記セラミック容器を平面視して、前記入力用電極パッ
ド、出力用電極パッド、入力端子及び出力端子が前記シ
ールリングの枠内に配置されていることを特徴とする水
晶発振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001332430A JP2003133887A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 水晶発振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001332430A JP2003133887A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 水晶発振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133887A true JP2003133887A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19147848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001332430A Pending JP2003133887A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 水晶発振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133887A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7095161B2 (en) | 2003-03-20 | 2006-08-22 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric resonator |
| JP2011124978A (ja) * | 2009-11-11 | 2011-06-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 表面実装水晶振動子及びその製造方法 |
| CN103840788A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-06-04 | 苏州工业园区阳晨封装技术有限公司 | 储能焊陶瓷封装外壳及使用该外壳的晶体振荡器 |
| CN104700991A (zh) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | 电感元件以及电感元件的制造方法 |
-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001332430A patent/JP2003133887A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7095161B2 (en) | 2003-03-20 | 2006-08-22 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric resonator |
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| CN104700991B (zh) * | 2013-12-09 | 2017-08-15 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 电感元件以及电感元件的制造方法 |
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