JP2004357019A - 圧電発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電発振器に実装する電子部品の実装する空間を大きく確保しても、圧電発振器と回路基板とを接合する外部端子の大きさを確保して、十分な実装強度を得る圧電発振器を提供する。
【解決手段】絶縁基板12を挟んで圧電振動片14と電子部品16とを実装し、前記絶縁基板12の両面にそれぞれ箱型の蓋体18を接合し、前記絶縁基板12下側に接合した下側蓋体18bの外底面に外部端子32を設けた構成とした。そして前記下部蓋体18bは、蓋体壁面の一面ないし四面のいずれかを開口する構成とした。
【選択図】 図1
【解決手段】絶縁基板12を挟んで圧電振動片14と電子部品16とを実装し、前記絶縁基板12の両面にそれぞれ箱型の蓋体18を接合し、前記絶縁基板12下側に接合した下側蓋体18bの外底面に外部端子32を設けた構成とした。そして前記下部蓋体18bは、蓋体壁面の一面ないし四面のいずれかを開口する構成とした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器に係り、特に複数の電子部品を実装しつつ、確実に回路基板へ実装するのに好適な圧電発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧電発振器は一定の周波数を得るためなどに電気回路等に広く利用されている。図10に従来用いられている圧電発振器の説明図を示す。同図(a)は断面図を示し、同図(b)は底面図を示す。この圧電発振器200のパッケージベース210は、平面絶縁基板212の両面に枠型絶縁基板214a,214bを積層することにより、前記平面絶縁基板212の上側に上部凹陥部216、および下側に下部凹陥部218が形成されている。この下部凹陥部218を囲繞する枠型絶縁基板214aの底面に外部端子220が形成され、この外部端子220は平面絶縁基板212の上面に形成された圧電振動片側マウント電極(図示しない)、および下面に形成された電子部品222のマウント電極(図示しない)と導通可能としている。このようなパッケージベース210の上部凹陥部216に圧電振動片224が導電性接着剤を介して前記圧電振動片側マウント電極に実装され、下部凹陥部218に電子部品222がフリップチップボンディング等により前記マウント電極に実装され、圧電発振器200を構成している。なお、上部凹陥部216を気密封止する蓋体は図示していない。
【0003】
また、上述した圧電発振器200の構成に加えて、下部凹陥部218の前側方に開口部を形成した技術がある。この開口部を設けることにより、圧電発振器を回路基板に実装した場合でも、下部凹陥部と外気とが連通するので、パッケージ実装時の熱やガスの抜け口となり、熱やガスが下部凹陥部にこもることを防止したものである。(特許文献1)
【0004】
【特許文献1】特開平11−145768号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、電子機器が小型化・薄型化されているために、圧電発振器も電子機器に対応して小型化・薄型化が図られている。このため、上述した構成の圧電発振器を薄型化・小型化すると、下部凹陥部を囲繞する枠型絶縁基板の幅が狭くなり、底面に形成される外部端子も小型化される。しかしながら、外部端子が小型化されると、圧電発振器を回路基板に実装したときに実装強度が低くなり、この圧電発振器を実装した電子機器に落下衝撃等が加わると、回路基板から圧電発振器が剥がれる虞があった。
【0006】
また、回路基板と圧電発振器との実装強度を確保するために、外部端子の小型化を制限すると枠型絶縁基板の幅が広くなり、下部凹陥部が狭くなる問題が生じる。すなわち、下部凹陥部が狭くなるとともに電子部品を実装する部分の面積も狭くなるが、下部凹陥部に実装される電子部品の小型化には限界があり、狭くなった下部凹陥部に必要な電子部品を実装できない問題が生じる。
【0007】
このため、上述した圧電発振器の構造では、圧電発振器の薄型化および小型化と、圧電発振器を回路基板へ実装するときの実装強度を確保することの両立ができなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたのもので、圧電発振器を小型化および薄型化しても、圧電発振器に電子部品を実装する空間を大きくするとともに、回路基板への実装強度を確保した圧電発振器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電発振器は、絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とを実装し、前記絶縁基板の両面にそれぞれ箱型の蓋体を接合し、前記絶縁基板下側に接合して前記電子部品を覆った下側蓋体の外底面に外部端子を設けたことを特徴としている。これにより、外部端子の大きさは下部蓋体の枠部の厚さに依存しないので、圧電発振器を小型化および薄型化しても外部端子の大きさに制限が加わらず、回路基板への圧電発振器の実装強度を確保することができる。
【0009】
また、前記下側蓋体の側面の一面以上を開口したことを特徴としている。これにより、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかが開口しているので、枠部の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くすることができ、より多くの電子部品を実装することができる。なお、側面が四面開口する場合は、蓋体下面となる平面基板と絶縁基板とが接合部材を介して接合している。
【0010】
また、前記下側蓋体と前記絶縁基板との接合部を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。
また、前記電子部品と前記絶縁基板との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品の実装強度を高めることができる。
【0011】
また、前記電子部品と前記下側蓋体との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品と下部蓋体との接合強度が高まり、蓋体と絶縁基板との接合強度も高めることができる。
また、前記下側蓋体内部の底面にグランドパターンを形成したことを特徴としている。これにより、圧電発振器外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片の安定した発振周波数を得ることができる。
【0012】
上述した圧電発振器において、前記電子部品の両面に電極端子を設けて前記絶縁基板および前記下側蓋体に接合し、前記電子部品を介して前記圧電振動片と前記外部電極とを導通したことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板とが電子部品を介して接合できるので、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。また、電子部品と外部端子の配線長を短くでき、配線に対しての浮遊容量を低減できる。
また、上述した圧電発振器において、前記下側蓋体の内側底面に電子部品を実装したことを特徴としている。これにより、複数の電子部品を圧電発振器に実装することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る圧電発振器について説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものでない。
まず、第1の実施形態について説明する。図1に第1の実施形態に係る圧電発振器の断面図を示す。圧電発振器10は、主に平面絶縁基板12を挟んでATカットの圧電振動片14と電子部品16とを実装し、平面絶縁基板12の両側に箱型の蓋体18を接合して圧電振動片14と電子部品16とをそれぞれ封止した構造である。
【0014】
詳しくは、前記平面絶縁基板12の上面に圧電振動片側マウント電極20を形成し、下面に電子部品16を実装する回路パターン22を形成している。前記圧電振動片側マウント電極20と回路パターン22はスルーホール24を介して導通している。そして、平面絶縁基板12の上面に形成された圧電振動片側マウント電極20には、圧電振動片14が導電性接着剤26により実装されている。また、平面絶縁基板12の下面に形成された回路パターン22には、半導体集積回路やコンデンサ等の電子部品16がフリップチップボンディング等により実装されている。
【0015】
また、蓋体18は平面基板28上に枠型基板30を積層し、箱型の構造をなしている。そして、平面絶縁基板12の下面に接合される下部蓋体18bの外底面に外部端子32が形成され、前記外部端子32から平面基板28を介して枠型基板30の上側表面へスルーホール34が形成されている。そして、外部端子32と回路パターン22はスルーホール34を介して導通され、回路パターン22に電子部品16が実装されると外部端子32と圧電振動片14が導通される。
【0016】
そして、導通性を有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により、蓋体18を平面絶縁基板12に接合して圧電発振器10を構成している。なお、電子部品の両面に電極端子を設けて絶縁基板および下側蓋体に接合し、電子部品を介して圧電振動片と外部電極とを導通する形態では非導通性の接合材でもよい。
【0017】
このような構成の圧電発振器10の製造方法は次のようになる。まず、セラミック絶縁基板やポリイミド基板等からなる平面絶縁基板12にスルーホール24を形成する。このスルーホール24上面に圧電振動片側マウント電極20を形成する。この圧電振動片側マウント電極20は、例えばメタライズした後にメッキを施して形成すればよい。また、圧電振動片側マウント電極20を形成した反対側に、回路パターン22を形成する。この回路パターン22の配線の一部は平面絶縁基板12に設けられたスルーホール24と導通して形成されている。そして、回路パターン22は、スパッタ等の成膜または上述した圧電振動片側マウント電極20と同様にして形成すればよい。
【0018】
そして、圧電振動片14に形成された接続電極(図示しない)と、圧電振動片側マウント電極20とを導電性接着剤26により接合固着して、平面絶縁基板12に実装する。この実装後の圧電振動片14にレーザ等を照射し、圧電振動片14の発振周波数の調整を行う。その後、圧電振動片14を実装した側の平面絶縁基板12上に箱型の蓋体18aを接合して、圧電振動片14を封止する。この箱型の蓋体18aは金属キャップでもよい。この蓋体18aの接合を真空中で行うと、圧電振動片14を真空封止することができる。また、真空中でなく、窒素雰囲気中で蓋体18aの接合を行うことにより、圧電振動片14を窒素雰囲気で気密封止することができる。また、蓋体18はセラミック絶縁基板等からなり、平面基板28上に枠型基板30を積層して焼成することにより形成している。
【0019】
また、平面絶縁基板12の電子部品16側に接合される下部蓋体18bの外底面に外部端子32が形成されている。この外部端子32は上述した圧電振動片側マウント電極20と同様にして形成すればよい。また、平面基板28と枠型基板30にスルーホール34が形成され、これらのスルーホール34が平面基板28と枠型基板30を積層したときに導通するとともに、外部端子32および回路パターン22と接合する位置に設けられている。なお、上述したスルーホール24,34はビアホールでもよい。
【0020】
そして、平面絶縁基板12に形成された回路パターン22に、電子部品16をフリップチップボンディングまたはワイヤボンディングにより実装する。その後、下部蓋体18bを導通性の有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により接合して、圧電発振器10を形成する。
【0021】
このような第1の実施形態によれば、平面絶縁基板12を挟んで圧電振動片14と電子部品16を実装して、それぞれを箱型の蓋体18で封止した。下部蓋体18bの外底面には外部端子32が設けられているので、圧電発振器10を小型化および薄型化しても外部端子32の大きさにあまり制限が加わらず、回路基板(図示せず)への圧電発振器10の実装強度を確保することができる。
【0022】
第1の実施形態では平面絶縁基板12上に圧電振動片14を実装する構成としたが、パッケージ内部に圧電振動片を実装した圧電振動子を平面絶縁基板12上に実装することもできる。この場合、平面絶縁基板12上に圧電振動子の外部端子に対応してマウント電極を設ければよい。また、圧電振動子の裏面を電子部品が搭載できるように端子を設け、平面絶縁基板12を介さず、直接電子部品を搭載してもよい。
【0023】
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の圧電発振器は、第1の圧電発振器と、電子部品側の蓋体の構造が異なるのみである。このため、電子部品側の下部蓋体のみを説明し、第1の実施形態と構成が同じ箇所の説明を略する。
【0024】
図2に第2の実施形態に係る下部蓋体の平面図を示す。第2の実施形態では、下部蓋体40の側面の一部が開口した構成であり、図2(a)は側面42の一面が開口してコ字型に形成されている。図2(b)は二面が開口し、側面44となる壁が互いに向い合う位置に形成されている。図2(c)は二面が開口し、側面46となる壁がL字型に形成されている。図2(d)は三面が開口し、側面48となる壁が一面のみに形成されている。図2(e)は四面が開口して平面基板50の四隅に接合部材52が設けられている。そして、上述した側面および接合部材52は、導電性を有する接合材により平面絶縁基板の電子部品側、すなわち下面と接合している。
これらの下部蓋体40は側面がなくなることで、側面を構成する壁の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くなり、より多くの電子部品を実装することが可能になる。
【0025】
また、図3に樹脂モールドした状態の圧電発振器の断面図を示す。図3(a)は下部蓋体と平面絶縁基板の接合部、および電子部品と平面絶縁基板の間を樹脂モールドした状態を示し、同図(b)は蓋体と平面絶縁基板の接合部、電子部品と平面絶縁基板および下部蓋体との間を樹脂モールドした状態を示す。上記の下部蓋体40を平面絶縁基板54に接合するときは、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合強度が不足するので、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合部に樹脂モールド56を形成して接合強度を増すことができる。さらに、平面絶縁基板54と電子部品58、電子部品58と下部蓋体40の間に樹脂モールド60を形成して、接合強度を増すこともできる。
【0026】
下部蓋体40の一側面を開口して側面42をコ字型に形成した場合、および二面を開口して側面44を互いに向い合う位置に形成した場合は、樹脂モールド56を下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に沿って形成すればよい。また、電子部品58と平面絶縁基板54とを接合するフリップチップボンディングにより形成される空間や電子部品全体に樹脂モールド60を形成することもできる。
【0027】
下部蓋体40の側面をL字型に二面開口した場合、および三面を開口した場合は、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に樹脂モールド56を形成しても接合強度が不足するので、平面絶縁基板54と電子部品58の間、および電子部品58と下部蓋体40の間にも樹脂モールド60を形成すればよい。また、四面を開口して接合部材52を介して平面絶縁基板54と接合する場合は、平面基板50(図2(e)参照)と平面絶縁基板54とで形成される空間の全てに樹脂モールドを形成すればよい。
【0028】
また、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合強度を増すには、樹脂モールドを形成する他に、下部蓋体40の高さを調整して平面絶縁基板54に実装される電子部品58と下部蓋体40の平面基板50が接するようにし、電子部品58で圧電発振器を支える構成にすることもできる。
【0029】
上述した構成の蓋体40の製造方法は次のようになる。図4および図5に下部蓋体40を製造するときの説明図を示す。図4は一面を開口した下部蓋体40の製造方法を示し、図5は四面を開口した下部蓋体40の製造方法を示す。一面を開口した下部蓋体40は、平面基板50となる底壁基板51と、平面な基板に長辺と短辺を有する矩形の開口部60を複数設けた分割壁基板62とを積層した後に焼成し、前記開口部60の間の枠部64および前記長辺の中央部から前記短辺に沿ってダイシングまたはブレーキング等により切断して(図4(b)に記載の点線に沿って切断)形成する。
【0030】
また、四面を開口した下部蓋体40の分割壁基板62は、平面な基板に矩形の開口部66を設け、この開口部66の両側長辺に接合部材52となる突起部68を等間隔に形成した。このような分割壁基板62と底壁基板51を積層した後に焼成し、前記突起部68の一部が四隅に位置するように矩形に切断して(図5(b)に記載の点線に沿って切断)形成する。
【0031】
なお、底壁基板51および分割壁基板62はセラミック絶縁基板等からなり、底壁基板51には予め回路パターンが、分割壁基板62にはスルーホールまたはビアホールが形成されている。
また、基板を切断する前の下部蓋体40等に電子部品58を実装して平面絶縁基板に接合し、底壁基板51と平面絶縁基板とで形成される空間に樹脂を射出して樹脂モールドを形成した後に切断することで、基板の状態で複数個をまとめて樹脂モールドすることができる。
【0032】
このような第2の実施形態によれば、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかを開口したことにより、側面を構成する壁の厚さだけ電子部品を実装する空間を広くすることができる。このため、より多くの電子部品58を実装することができる。また、圧電発振器が薄型化および小型化されても、電子部品58を実装する空間を確保することができる。
【0033】
また、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に樹脂モールド56を形成したことにより、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合強度を増すことができる。また、電子部品58と平面絶縁基板54との間の空間に樹脂モールド60を形成したことにより、電子部品58の実装強度を増すことができる。さらに電子部品全体に樹脂モールドを形成することにより、電子部品58と平面絶縁基板54との接合強度が増し、電子部品58が光によって特性が変わる場合には黒の樹脂モールドをすれば光が透過しにくくなり、特性変化を防止することができる。
【0034】
また、平面絶縁基板54と電子部品58の間、電子部品58と平面基板50の間に樹脂モールド60を形成することにより、電子部品58と樹脂モールド60を介して圧電発振器を支えることができ、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合強度を増すことができる。
【0035】
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態においては、第1の実施形態および第2の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線について説明する。
圧電発振器が搭載される電子機器には、圧電発振器の他に多くの電子部品が搭載されるため、他の電子部品から発せられる電磁波等のノイズが圧電発振器の内部に実装された電子部品に影響を及ぼす虞がある。このため、ノイズから電子部品を保護するために、電子部品側の蓋体の内面にグランドパターンを形成した。図6にグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図を示す。蓋体70の内側底面にグランドパターン72が形成されている。このグランドパターン72は、メタライズ印刷や成膜等により金属膜を形成してなり、蓋体70に設けられたスルーホールまたはビアホール74を介して外部端子76と導通している。
【0036】
このグランドパターン72を形成することにより、圧電発振器78外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片80の安定した発振周波数を得ることができる。なお、従来技術に係る圧電発振器では、電子部品搭載側の下方が開口しているために、グランドパターンを形成することができない。
【0037】
次に、圧電発振器に搭載される電子部品の実装例について説明する。図7および図8に電子部品の実装例を示す。図7は電子部品と、平面絶縁基板および下部蓋体とをフリップチップボンディングにより接合した圧電発振器の断面図である。この圧電発振器82において、平面絶縁基板84の下面に回路パターン86が形成され、この回路パターン86はスルーホール88を介して圧電振動片側マウント電極90と導通している。また、下部蓋体92の内側底面にも回路パターン94が形成され、スルーホール96を介して外部端子98と導通している。そして、電子部品100の上面および下面に電極を形成しておき、前記電極と回路パターン86,94とをフリップチップボンディングにより接合している。これにより圧電発振器82は、電子部品100を介して外部端子98と圧電振動片102とが導通する。この構成により、下部蓋体92と平面絶縁基板84とが電子部品100を介して接合できるので、下部蓋体92と平面絶縁基板84との接合強度を高めることができる。
【0038】
図8(a)および同図(b)は複数の電子部品を圧電発振器に搭載したときの実装例を示す。電子部品110は平面絶縁基板112と下部蓋体114の内側底面との両方または片方に実装することができ、それぞれの場合で平面絶縁基板112の下面、下部蓋体114の内側底面に回路パターン116を形成すればよい。そして、平面絶縁基板112に形成された回路パターン116の一部はスルーホール118を介して圧電振動片側マウント電極120と導通させ、また他の回路パターン116を外部端子122と導通させればよい。なお、上述したスルーホール118はビアホールでもよい。
これにより、圧電発振器の用途に合わせて複数の電子部品110を実装することができる。
【0039】
また、上述したスルーホール118は蓋体114内部に設けられた構成であるが、蓋体114の外側壁面に設けることもできる。図9に蓋体の外側壁面に形成したスルーホールの説明図を示す。この場合、平面絶縁基板112および下部蓋体114に形成された回路パターン116の一部を、スルーホール122の開口周縁部に設けられた電極124と導通するまで延長して形成すればよい。
【0040】
以上に説明した実施形態では、ATカットされた圧電振動片を用いた圧電発振器として説明したが、この圧電振動片としては、ATカット圧電振動片の他にも音叉型圧電振動片、弾性表面波共振子等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。
【図2】第2の実施形態に係る下部蓋体の平面図である。
【図3】第2の実施形態に係る圧電発振器を樹脂モールドしたときの断面図である。
【図4】第2の実施形態に係る一面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図5】第2の実施形態に係る四面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図6】第3の実施形態に係るグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図である。
【図7】第3の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線を説明する図である。
【図8】第3の実施形態に係る圧電発振器の電子部品の実装例を説明する図である。
【図9】第3の実施形態に係る圧電発振器のスルーホールを説明する図である。
【図10】従来技術に係る圧電発振器の説明図である。
【符号の説明】
10………圧電発振器、12………平面絶縁基板、14………圧電振動片、16………電子部品、18………蓋体、22………回路パターン、32………外部端子、40………下部蓋体、50………平面基板、51………底壁基板、54………平面絶縁基板、56,60………樹脂モールド、62………分割壁基板、72………グランドパターン。
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器に係り、特に複数の電子部品を実装しつつ、確実に回路基板へ実装するのに好適な圧電発振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧電発振器は一定の周波数を得るためなどに電気回路等に広く利用されている。図10に従来用いられている圧電発振器の説明図を示す。同図(a)は断面図を示し、同図(b)は底面図を示す。この圧電発振器200のパッケージベース210は、平面絶縁基板212の両面に枠型絶縁基板214a,214bを積層することにより、前記平面絶縁基板212の上側に上部凹陥部216、および下側に下部凹陥部218が形成されている。この下部凹陥部218を囲繞する枠型絶縁基板214aの底面に外部端子220が形成され、この外部端子220は平面絶縁基板212の上面に形成された圧電振動片側マウント電極(図示しない)、および下面に形成された電子部品222のマウント電極(図示しない)と導通可能としている。このようなパッケージベース210の上部凹陥部216に圧電振動片224が導電性接着剤を介して前記圧電振動片側マウント電極に実装され、下部凹陥部218に電子部品222がフリップチップボンディング等により前記マウント電極に実装され、圧電発振器200を構成している。なお、上部凹陥部216を気密封止する蓋体は図示していない。
【0003】
また、上述した圧電発振器200の構成に加えて、下部凹陥部218の前側方に開口部を形成した技術がある。この開口部を設けることにより、圧電発振器を回路基板に実装した場合でも、下部凹陥部と外気とが連通するので、パッケージ実装時の熱やガスの抜け口となり、熱やガスが下部凹陥部にこもることを防止したものである。(特許文献1)
【0004】
【特許文献1】特開平11−145768号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、電子機器が小型化・薄型化されているために、圧電発振器も電子機器に対応して小型化・薄型化が図られている。このため、上述した構成の圧電発振器を薄型化・小型化すると、下部凹陥部を囲繞する枠型絶縁基板の幅が狭くなり、底面に形成される外部端子も小型化される。しかしながら、外部端子が小型化されると、圧電発振器を回路基板に実装したときに実装強度が低くなり、この圧電発振器を実装した電子機器に落下衝撃等が加わると、回路基板から圧電発振器が剥がれる虞があった。
【0006】
また、回路基板と圧電発振器との実装強度を確保するために、外部端子の小型化を制限すると枠型絶縁基板の幅が広くなり、下部凹陥部が狭くなる問題が生じる。すなわち、下部凹陥部が狭くなるとともに電子部品を実装する部分の面積も狭くなるが、下部凹陥部に実装される電子部品の小型化には限界があり、狭くなった下部凹陥部に必要な電子部品を実装できない問題が生じる。
【0007】
このため、上述した圧電発振器の構造では、圧電発振器の薄型化および小型化と、圧電発振器を回路基板へ実装するときの実装強度を確保することの両立ができなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたのもので、圧電発振器を小型化および薄型化しても、圧電発振器に電子部品を実装する空間を大きくするとともに、回路基板への実装強度を確保した圧電発振器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電発振器は、絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とを実装し、前記絶縁基板の両面にそれぞれ箱型の蓋体を接合し、前記絶縁基板下側に接合して前記電子部品を覆った下側蓋体の外底面に外部端子を設けたことを特徴としている。これにより、外部端子の大きさは下部蓋体の枠部の厚さに依存しないので、圧電発振器を小型化および薄型化しても外部端子の大きさに制限が加わらず、回路基板への圧電発振器の実装強度を確保することができる。
【0009】
また、前記下側蓋体の側面の一面以上を開口したことを特徴としている。これにより、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかが開口しているので、枠部の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くすることができ、より多くの電子部品を実装することができる。なお、側面が四面開口する場合は、蓋体下面となる平面基板と絶縁基板とが接合部材を介して接合している。
【0010】
また、前記下側蓋体と前記絶縁基板との接合部を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。
また、前記電子部品と前記絶縁基板との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品の実装強度を高めることができる。
【0011】
また、前記電子部品と前記下側蓋体との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品と下部蓋体との接合強度が高まり、蓋体と絶縁基板との接合強度も高めることができる。
また、前記下側蓋体内部の底面にグランドパターンを形成したことを特徴としている。これにより、圧電発振器外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片の安定した発振周波数を得ることができる。
【0012】
上述した圧電発振器において、前記電子部品の両面に電極端子を設けて前記絶縁基板および前記下側蓋体に接合し、前記電子部品を介して前記圧電振動片と前記外部電極とを導通したことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板とが電子部品を介して接合できるので、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。また、電子部品と外部端子の配線長を短くでき、配線に対しての浮遊容量を低減できる。
また、上述した圧電発振器において、前記下側蓋体の内側底面に電子部品を実装したことを特徴としている。これにより、複数の電子部品を圧電発振器に実装することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る圧電発振器について説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものでない。
まず、第1の実施形態について説明する。図1に第1の実施形態に係る圧電発振器の断面図を示す。圧電発振器10は、主に平面絶縁基板12を挟んでATカットの圧電振動片14と電子部品16とを実装し、平面絶縁基板12の両側に箱型の蓋体18を接合して圧電振動片14と電子部品16とをそれぞれ封止した構造である。
【0014】
詳しくは、前記平面絶縁基板12の上面に圧電振動片側マウント電極20を形成し、下面に電子部品16を実装する回路パターン22を形成している。前記圧電振動片側マウント電極20と回路パターン22はスルーホール24を介して導通している。そして、平面絶縁基板12の上面に形成された圧電振動片側マウント電極20には、圧電振動片14が導電性接着剤26により実装されている。また、平面絶縁基板12の下面に形成された回路パターン22には、半導体集積回路やコンデンサ等の電子部品16がフリップチップボンディング等により実装されている。
【0015】
また、蓋体18は平面基板28上に枠型基板30を積層し、箱型の構造をなしている。そして、平面絶縁基板12の下面に接合される下部蓋体18bの外底面に外部端子32が形成され、前記外部端子32から平面基板28を介して枠型基板30の上側表面へスルーホール34が形成されている。そして、外部端子32と回路パターン22はスルーホール34を介して導通され、回路パターン22に電子部品16が実装されると外部端子32と圧電振動片14が導通される。
【0016】
そして、導通性を有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により、蓋体18を平面絶縁基板12に接合して圧電発振器10を構成している。なお、電子部品の両面に電極端子を設けて絶縁基板および下側蓋体に接合し、電子部品を介して圧電振動片と外部電極とを導通する形態では非導通性の接合材でもよい。
【0017】
このような構成の圧電発振器10の製造方法は次のようになる。まず、セラミック絶縁基板やポリイミド基板等からなる平面絶縁基板12にスルーホール24を形成する。このスルーホール24上面に圧電振動片側マウント電極20を形成する。この圧電振動片側マウント電極20は、例えばメタライズした後にメッキを施して形成すればよい。また、圧電振動片側マウント電極20を形成した反対側に、回路パターン22を形成する。この回路パターン22の配線の一部は平面絶縁基板12に設けられたスルーホール24と導通して形成されている。そして、回路パターン22は、スパッタ等の成膜または上述した圧電振動片側マウント電極20と同様にして形成すればよい。
【0018】
そして、圧電振動片14に形成された接続電極(図示しない)と、圧電振動片側マウント電極20とを導電性接着剤26により接合固着して、平面絶縁基板12に実装する。この実装後の圧電振動片14にレーザ等を照射し、圧電振動片14の発振周波数の調整を行う。その後、圧電振動片14を実装した側の平面絶縁基板12上に箱型の蓋体18aを接合して、圧電振動片14を封止する。この箱型の蓋体18aは金属キャップでもよい。この蓋体18aの接合を真空中で行うと、圧電振動片14を真空封止することができる。また、真空中でなく、窒素雰囲気中で蓋体18aの接合を行うことにより、圧電振動片14を窒素雰囲気で気密封止することができる。また、蓋体18はセラミック絶縁基板等からなり、平面基板28上に枠型基板30を積層して焼成することにより形成している。
【0019】
また、平面絶縁基板12の電子部品16側に接合される下部蓋体18bの外底面に外部端子32が形成されている。この外部端子32は上述した圧電振動片側マウント電極20と同様にして形成すればよい。また、平面基板28と枠型基板30にスルーホール34が形成され、これらのスルーホール34が平面基板28と枠型基板30を積層したときに導通するとともに、外部端子32および回路パターン22と接合する位置に設けられている。なお、上述したスルーホール24,34はビアホールでもよい。
【0020】
そして、平面絶縁基板12に形成された回路パターン22に、電子部品16をフリップチップボンディングまたはワイヤボンディングにより実装する。その後、下部蓋体18bを導通性の有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により接合して、圧電発振器10を形成する。
【0021】
このような第1の実施形態によれば、平面絶縁基板12を挟んで圧電振動片14と電子部品16を実装して、それぞれを箱型の蓋体18で封止した。下部蓋体18bの外底面には外部端子32が設けられているので、圧電発振器10を小型化および薄型化しても外部端子32の大きさにあまり制限が加わらず、回路基板(図示せず)への圧電発振器10の実装強度を確保することができる。
【0022】
第1の実施形態では平面絶縁基板12上に圧電振動片14を実装する構成としたが、パッケージ内部に圧電振動片を実装した圧電振動子を平面絶縁基板12上に実装することもできる。この場合、平面絶縁基板12上に圧電振動子の外部端子に対応してマウント電極を設ければよい。また、圧電振動子の裏面を電子部品が搭載できるように端子を設け、平面絶縁基板12を介さず、直接電子部品を搭載してもよい。
【0023】
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の圧電発振器は、第1の圧電発振器と、電子部品側の蓋体の構造が異なるのみである。このため、電子部品側の下部蓋体のみを説明し、第1の実施形態と構成が同じ箇所の説明を略する。
【0024】
図2に第2の実施形態に係る下部蓋体の平面図を示す。第2の実施形態では、下部蓋体40の側面の一部が開口した構成であり、図2(a)は側面42の一面が開口してコ字型に形成されている。図2(b)は二面が開口し、側面44となる壁が互いに向い合う位置に形成されている。図2(c)は二面が開口し、側面46となる壁がL字型に形成されている。図2(d)は三面が開口し、側面48となる壁が一面のみに形成されている。図2(e)は四面が開口して平面基板50の四隅に接合部材52が設けられている。そして、上述した側面および接合部材52は、導電性を有する接合材により平面絶縁基板の電子部品側、すなわち下面と接合している。
これらの下部蓋体40は側面がなくなることで、側面を構成する壁の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くなり、より多くの電子部品を実装することが可能になる。
【0025】
また、図3に樹脂モールドした状態の圧電発振器の断面図を示す。図3(a)は下部蓋体と平面絶縁基板の接合部、および電子部品と平面絶縁基板の間を樹脂モールドした状態を示し、同図(b)は蓋体と平面絶縁基板の接合部、電子部品と平面絶縁基板および下部蓋体との間を樹脂モールドした状態を示す。上記の下部蓋体40を平面絶縁基板54に接合するときは、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合強度が不足するので、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合部に樹脂モールド56を形成して接合強度を増すことができる。さらに、平面絶縁基板54と電子部品58、電子部品58と下部蓋体40の間に樹脂モールド60を形成して、接合強度を増すこともできる。
【0026】
下部蓋体40の一側面を開口して側面42をコ字型に形成した場合、および二面を開口して側面44を互いに向い合う位置に形成した場合は、樹脂モールド56を下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に沿って形成すればよい。また、電子部品58と平面絶縁基板54とを接合するフリップチップボンディングにより形成される空間や電子部品全体に樹脂モールド60を形成することもできる。
【0027】
下部蓋体40の側面をL字型に二面開口した場合、および三面を開口した場合は、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に樹脂モールド56を形成しても接合強度が不足するので、平面絶縁基板54と電子部品58の間、および電子部品58と下部蓋体40の間にも樹脂モールド60を形成すればよい。また、四面を開口して接合部材52を介して平面絶縁基板54と接合する場合は、平面基板50(図2(e)参照)と平面絶縁基板54とで形成される空間の全てに樹脂モールドを形成すればよい。
【0028】
また、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合強度を増すには、樹脂モールドを形成する他に、下部蓋体40の高さを調整して平面絶縁基板54に実装される電子部品58と下部蓋体40の平面基板50が接するようにし、電子部品58で圧電発振器を支える構成にすることもできる。
【0029】
上述した構成の蓋体40の製造方法は次のようになる。図4および図5に下部蓋体40を製造するときの説明図を示す。図4は一面を開口した下部蓋体40の製造方法を示し、図5は四面を開口した下部蓋体40の製造方法を示す。一面を開口した下部蓋体40は、平面基板50となる底壁基板51と、平面な基板に長辺と短辺を有する矩形の開口部60を複数設けた分割壁基板62とを積層した後に焼成し、前記開口部60の間の枠部64および前記長辺の中央部から前記短辺に沿ってダイシングまたはブレーキング等により切断して(図4(b)に記載の点線に沿って切断)形成する。
【0030】
また、四面を開口した下部蓋体40の分割壁基板62は、平面な基板に矩形の開口部66を設け、この開口部66の両側長辺に接合部材52となる突起部68を等間隔に形成した。このような分割壁基板62と底壁基板51を積層した後に焼成し、前記突起部68の一部が四隅に位置するように矩形に切断して(図5(b)に記載の点線に沿って切断)形成する。
【0031】
なお、底壁基板51および分割壁基板62はセラミック絶縁基板等からなり、底壁基板51には予め回路パターンが、分割壁基板62にはスルーホールまたはビアホールが形成されている。
また、基板を切断する前の下部蓋体40等に電子部品58を実装して平面絶縁基板に接合し、底壁基板51と平面絶縁基板とで形成される空間に樹脂を射出して樹脂モールドを形成した後に切断することで、基板の状態で複数個をまとめて樹脂モールドすることができる。
【0032】
このような第2の実施形態によれば、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかを開口したことにより、側面を構成する壁の厚さだけ電子部品を実装する空間を広くすることができる。このため、より多くの電子部品58を実装することができる。また、圧電発振器が薄型化および小型化されても、電子部品58を実装する空間を確保することができる。
【0033】
また、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合部に樹脂モールド56を形成したことにより、下部蓋体40と平面絶縁基板54との接合強度を増すことができる。また、電子部品58と平面絶縁基板54との間の空間に樹脂モールド60を形成したことにより、電子部品58の実装強度を増すことができる。さらに電子部品全体に樹脂モールドを形成することにより、電子部品58と平面絶縁基板54との接合強度が増し、電子部品58が光によって特性が変わる場合には黒の樹脂モールドをすれば光が透過しにくくなり、特性変化を防止することができる。
【0034】
また、平面絶縁基板54と電子部品58の間、電子部品58と平面基板50の間に樹脂モールド60を形成することにより、電子部品58と樹脂モールド60を介して圧電発振器を支えることができ、下部蓋体40と平面絶縁基板54の接合強度を増すことができる。
【0035】
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態においては、第1の実施形態および第2の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線について説明する。
圧電発振器が搭載される電子機器には、圧電発振器の他に多くの電子部品が搭載されるため、他の電子部品から発せられる電磁波等のノイズが圧電発振器の内部に実装された電子部品に影響を及ぼす虞がある。このため、ノイズから電子部品を保護するために、電子部品側の蓋体の内面にグランドパターンを形成した。図6にグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図を示す。蓋体70の内側底面にグランドパターン72が形成されている。このグランドパターン72は、メタライズ印刷や成膜等により金属膜を形成してなり、蓋体70に設けられたスルーホールまたはビアホール74を介して外部端子76と導通している。
【0036】
このグランドパターン72を形成することにより、圧電発振器78外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片80の安定した発振周波数を得ることができる。なお、従来技術に係る圧電発振器では、電子部品搭載側の下方が開口しているために、グランドパターンを形成することができない。
【0037】
次に、圧電発振器に搭載される電子部品の実装例について説明する。図7および図8に電子部品の実装例を示す。図7は電子部品と、平面絶縁基板および下部蓋体とをフリップチップボンディングにより接合した圧電発振器の断面図である。この圧電発振器82において、平面絶縁基板84の下面に回路パターン86が形成され、この回路パターン86はスルーホール88を介して圧電振動片側マウント電極90と導通している。また、下部蓋体92の内側底面にも回路パターン94が形成され、スルーホール96を介して外部端子98と導通している。そして、電子部品100の上面および下面に電極を形成しておき、前記電極と回路パターン86,94とをフリップチップボンディングにより接合している。これにより圧電発振器82は、電子部品100を介して外部端子98と圧電振動片102とが導通する。この構成により、下部蓋体92と平面絶縁基板84とが電子部品100を介して接合できるので、下部蓋体92と平面絶縁基板84との接合強度を高めることができる。
【0038】
図8(a)および同図(b)は複数の電子部品を圧電発振器に搭載したときの実装例を示す。電子部品110は平面絶縁基板112と下部蓋体114の内側底面との両方または片方に実装することができ、それぞれの場合で平面絶縁基板112の下面、下部蓋体114の内側底面に回路パターン116を形成すればよい。そして、平面絶縁基板112に形成された回路パターン116の一部はスルーホール118を介して圧電振動片側マウント電極120と導通させ、また他の回路パターン116を外部端子122と導通させればよい。なお、上述したスルーホール118はビアホールでもよい。
これにより、圧電発振器の用途に合わせて複数の電子部品110を実装することができる。
【0039】
また、上述したスルーホール118は蓋体114内部に設けられた構成であるが、蓋体114の外側壁面に設けることもできる。図9に蓋体の外側壁面に形成したスルーホールの説明図を示す。この場合、平面絶縁基板112および下部蓋体114に形成された回路パターン116の一部を、スルーホール122の開口周縁部に設けられた電極124と導通するまで延長して形成すればよい。
【0040】
以上に説明した実施形態では、ATカットされた圧電振動片を用いた圧電発振器として説明したが、この圧電振動片としては、ATカット圧電振動片の他にも音叉型圧電振動片、弾性表面波共振子等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。
【図2】第2の実施形態に係る下部蓋体の平面図である。
【図3】第2の実施形態に係る圧電発振器を樹脂モールドしたときの断面図である。
【図4】第2の実施形態に係る一面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図5】第2の実施形態に係る四面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図6】第3の実施形態に係るグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図である。
【図7】第3の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線を説明する図である。
【図8】第3の実施形態に係る圧電発振器の電子部品の実装例を説明する図である。
【図9】第3の実施形態に係る圧電発振器のスルーホールを説明する図である。
【図10】従来技術に係る圧電発振器の説明図である。
【符号の説明】
10………圧電発振器、12………平面絶縁基板、14………圧電振動片、16………電子部品、18………蓋体、22………回路パターン、32………外部端子、40………下部蓋体、50………平面基板、51………底壁基板、54………平面絶縁基板、56,60………樹脂モールド、62………分割壁基板、72………グランドパターン。
Claims (8)
- 絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とを実装し、
前記絶縁基板の両面にそれぞれ箱型の蓋体を接合し、
前記絶縁基板下側に接合して前記電子部品を覆った下側蓋体の外底面に外部端子を設けたことを特徴とする圧電発振器。 - 前記下側蓋体の側面の一面以上を開口したことを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。
- 前記下側蓋体と前記絶縁基板との接合部を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項2に記載の圧電発振器。
- 前記電子部品と前記絶縁基板との間を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項2または3に記載の圧電発振器。
- 前記電子部品と前記下側蓋体との間を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項4に記載の圧電発振器。
- 前記下側蓋体内部の底面にグランドパターンを形成したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電発振器。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の圧電発振器において、前記電子部品の両面に電極端子を設けて前記絶縁基板および前記下側蓋体に接合し、前記電子部品を介して前記圧電振動片と前記外部電極とを導通したことを特徴とする圧電発振器。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の圧電発振器において、前記下側蓋体の内側底面に電子部品を実装したことを特徴とする圧電発振器。
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2003
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