JP2004194046A - Crystal resonator and crystal oscillator using it - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶振動子及びこれを用いた水晶発振器を産業上の技術分野とし、特に小型化を促進する水晶発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
(発明の背景)水晶発振器は周波数や時間の基準源として電子機器に広く用いられている。近年では、さらなる小型化が求められ対応が模索されている。
【0003】
(従来技術の一例)第3図は一従来例を説明する図で、同図(a)は水晶発振器の断面図、同図(b)は水晶片の図である。
水晶発振器は凹状とした実装基板1に半導体素子(ICチップ)3と水晶片2を収容し、カバー4を被せて密閉封入してなる。実装基板1は表面実装用の外部端子5を有する。半導体素子3は発振回路を集積化し、実装基板1の凹部底面にバンプ6を用いた超音波熱圧着によって固着される。水晶片2は両主面に励振電極7を有し、一端部両側に一対の引出電極8を延出する。各引出電極8は互いに反対面に折り返して形成される。そして、一端部両側を凹部の段部に導電性接着剤9によって固着してなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
(従来技術の問題点)しかしながら、上記構成の水晶発振器では半導体素子3と水晶片2とが実装基板1内に別個に固着されるため、構造上、小型化が困難となる。また、水晶片2も小さくなるので振動特性を確保することが困難な問題があった。
【0005】
(発明の目的)本発明は振動特性を良好とした水晶振動子及び小型化を促進する水晶発振器を提供することを目的とする。
【0006】
【特許文献1】特開2001-28516号公報
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1では、振動領域の外周部に設けた応力緩和の溝は内外に設けた第1と第2の二重溝とし、前記振動領域を前記二重溝によって包囲する。したがって、例えば全周を固着(保持)したとしても、全周に溝が設けられているので振動領域に発生する応力が軽減され、振動特性を維持する。
【0008】
本発明の請求項2では、前記振動領域の励振電極から前記二重溝の外周に設けた電極貫通孔によって互いに反対面に引出電極を延出した水晶片と、前記引出電極と接続する水晶端子を一主面に有して外部端子を他主面に有するとともに発振回路を集積化した半導体素子と、カバーとを備える。そして、前記水晶片と前記半導体素子及び前記カバーとに間隙を設けて外周をシーリング部材によって封止する。
【0009】
この構成であれば、水晶片に電極貫通孔を設けて引出電極を両主面に設けるので、外周を封止できる。そして、水晶片の両主面に電気的に接続した半導体素子とカバーを接合するので、水晶発振器の高さ寸法を小さくできる。以下、本発明の一実施例を説明する。
【0010】
【実施例】
第1図は本発明の一実施例を説明する図で、同図(a)は水晶発振器の分解図、同図(b)は同正面図である。
水晶発振器は水晶片2と半導体素子3とカバー4とからなる。水晶片2は略正方形状とし、中央部を振動領域として両主面に励振電極7を有する。振動領域の外周には、内外に設けた第1と第2の溝10(ab)の二重溝10を有する。第1溝10aは励振電極7の4角部に鉤状に、第2溝10bは4辺に平行に形成される。要するに、二重溝10は振動領域(励振電極7)を包囲して形成される。
【0011】
励振電極7からは二重溝10の間を経て一端部両側に引出電極8が延出し、さらに電極貫通孔11によって互いに反対面に延出する。また、両主面の外周には接合用の環状電極12が形成され、他端部両側に電極貫通孔11を有するアース電極14が形成される。
【0012】
半導体素子3は発振回路を集積化し、一主面側を基準電位面ここではアース電位面とする。そして、特許文献1で示されるように一主面の一端部両側に水晶端子13を他端部両側にアース電極14を、他主面に図示しない電源、出力及びアース端子等の外部端子を有する。
【0013】
なお、一主面のアース電位面はアース端子に電気的に接続する。アース端子はそして、各外部端子には実装端子5としての例えば半田ボールが接続する。また、一主面の外周には接合用の環状電極12が形成される。カバー4は金属又は導電性を有する材料からなる。
【0014】
このようなものでは、引出電極8の延出した水晶片2の一端部両側と半導体素子3の水晶端子13とを、両者のアース電極14とを、また外周に設けた両者の環状電極12とを、及び水晶片2とカバー4とを位置決めして積層する。但し、水晶片2、半導体素子3及びカバー4との当接面間には水晶の転移点温度573℃以下の接合金属15例えばAuSnからなる共晶合金を介在させる。そして、共晶合金を溶融して接合し、封止する。
【0015】
このような構成であれば、水晶片2の一端部両側に電極貫通孔11を設けて同一主面に引出電極8を延出し、外周に環状電極12を形成する。そして、半導体素子3を実装基板1として兼用し、水晶片2とカバー4を積層して封止するので、基本的に高さ寸法を小さくできる。なお、接合金属15の厚みによって振動領域との間にギャップが形成され、振動が維持される。
【0016】
また、水晶片2は二重溝10によって振動領域が包囲されるので、全方向からの応力を緩和する。したがって、水晶片2の全周が半導体素子3及びカバー4に固着しても、振動領域に与える影響を小さくして振動特性を良好にする。そして、この実施例ではカバー4を金属として半導体素子3のアース電位面(一主面側)に電気的に接続するので、カバー4を接地できてシールド効果を奏する。
【0017】
【他の事項】
上記実施例では水晶片2と半導体素子3及びカバー4とは環状電極12に共晶合金を設けて接合したが、環状電極は除去して低融点ガラスや樹脂によって封止してもよい。この場合、カバー4はセラミック等の絶縁材としてもよい。要するに、水晶片2、半導体素子3及びカバー4との外周をシーリング部材によって封止すればよい。
【0018】
また、引出電極8を水晶片2の一辺側に延出したが、一組の対角部に延出してもよい。この場合、他組の対角部にアース電極14を形成する。そして、これに応答して半導体素子3の一主面に水晶端子13及びアース電極を形成する。
【0019】
また、水晶発振器として説明したが、水晶片2は任意な保持手段によって水晶振動子としても利用できる。例えば凹状とした実装基板の底面に水晶片2の外周を固着して封止して水晶振動子とすることもできる。また、振動領域は矩形状としたが、円形状としてもよく任意に形成できる。
【0020】
【発明の効果】
本発明は、振動領域の外周部に設けた応力緩和の溝は内外に設けた第1と第2の二重溝とし、前記振動領域を前記二重溝によって包囲するので、振動特性を良好とした水晶振動子を提供できる。そして、前記振動領域の励振電極から前記二重溝の外周に設けた電極貫通孔によって互いに反対面に引出電極を延出した水晶片と、前記引出電極と接続する水晶端子を一主面に有して外部端子を他主面に有するとともに発振回路を集積化した半導体素子と、カバーとを備え、前記水晶片と前記半導体素子及び前記カバーとに間隙を設けて外周をシーリング部材によって封止するので、振動特性を維持して小型化を促進する水晶発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する図で、同図(a)は水晶発振器の分解図、同図(b)は同正面図である。
【図2】本発明の一実施例を説明する水晶振動子の平面図である。
【図3】従来例を説明する図で、同図(a)は水晶振動子の断面図、同図(b)は水晶片の平面図である。
【符号の説明】
1 実装基板、2 水晶片、3 半導体素子、4 カバー、5 実装端子、6バンプ、7 励振電極、8 引出電極、9 導電性接着剤、10 二重溝、11 貫通孔、12 環状電極、13 水晶端子、14 アース電極、15 接合金属.[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal oscillator and a crystal oscillator using the same in an industrial technical field, and particularly relates to a crystal oscillator that promotes miniaturization.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND OF THE INVENTION Crystal oscillators are widely used in electronic equipment as frequency and time reference sources. In recent years, further miniaturization has been demanded and a response has been sought.
[0003]
(Example of Prior Art) FIGS. 3 (a) and 3 (b) are views for explaining a conventional example, wherein FIG. 3 (a) is a sectional view of a crystal oscillator and FIG. 3 (b) is a view of a crystal blank.
The crystal oscillator has a semiconductor substrate (IC chip) 3 and a crystal blank 2 housed in a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
(Problems of the prior art) However, in the crystal oscillator having the above configuration, since the
[0005]
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a crystal resonator having improved vibration characteristics and a crystal oscillator which promotes miniaturization.
[0006]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-28516
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the stress relaxation grooves provided on the outer peripheral portion of the vibration region are first and second double grooves provided inside and outside, and the vibration region is surrounded by the double groove. Therefore, for example, even if the entire circumference is fixed (held), the stress generated in the vibration area is reduced because the groove is provided on the entire circumference, and the vibration characteristics are maintained.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, a crystal piece in which extraction electrodes are extended from the excitation electrode in the vibration region to surfaces opposite to each other by electrode through holes provided in the outer periphery of the double groove, and a crystal terminal connected to the extraction electrode And a cover having an external circuit on one main surface, external terminals on the other main surface, and an integrated oscillation circuit. Then, a gap is provided between the crystal blank, the semiconductor element, and the cover, and the outer periphery is sealed with a sealing member.
[0009]
With this configuration, the outer periphery can be sealed because the electrode through-holes are provided in the crystal blank and the extraction electrodes are provided on both main surfaces. Since the cover and the semiconductor element electrically connected to both main surfaces of the crystal blank are joined, the height of the crystal oscillator can be reduced. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[0010]
【Example】
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is an exploded view of a crystal oscillator, and FIG. 1 (b) is a front view thereof.
The crystal oscillator includes a crystal blank 2, a
[0011]
From the
[0012]
The
[0013]
The one main surface of the earth potential surface is electrically connected to the earth terminal. The ground terminal is connected to each external terminal, for example, a solder ball as the
[0014]
In such a device, both sides of one end of the
[0015]
With such a configuration, the electrode through-
[0016]
Further, since the vibrating region of the crystal blank 2 is surrounded by the
[0017]
[Other matters]
In the above embodiment, the
[0018]
Further, although the
[0019]
Further, although the crystal oscillator has been described as a crystal oscillator, the
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention, the grooves for stress relaxation provided on the outer peripheral portion of the vibration region are first and second double grooves provided on the inside and outside, and the vibration region is surrounded by the double groove. Can provide a crystal resonator that has been manufactured. A crystal piece having extraction electrodes extending from the excitation electrode in the vibration region to surfaces opposite to each other by electrode through holes provided on the outer periphery of the double groove, and a crystal terminal connected to the extraction electrode are provided on one main surface. A semiconductor element having an external terminal on the other main surface and an integrated oscillation circuit, and a cover, wherein a gap is provided between the crystal blank, the semiconductor element, and the cover, and the outer periphery is sealed with a sealing member. Therefore, it is possible to provide a crystal oscillator that maintains vibration characteristics and promotes miniaturization.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating an embodiment of the present invention. FIG. 1A is an exploded view of a crystal oscillator, and FIG. 1B is a front view thereof.
FIG. 2 is a plan view of a crystal unit explaining one embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating a conventional example, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view of a crystal resonator, and FIG. 3B is a plan view of a crystal blank.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
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