JP2005236562A5

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Publication number: JP2005236562A5
Application number: JP2004041852A
Authority: JP
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2007-03-29

Description

Piezoelectric oscillator, and cellular phone device and electronic device using the same

本発明は、パッケージに固定した圧電振動片と、この圧電振動片と電気的に接続された発振回路素子とを備える圧電発振器、及びこれを利用した携帯電話と電子機器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator including a piezoelectric vibrating piece fixed to a package and an oscillation circuit element electrically connected to the piezoelectric vibrating piece, and a cellular phone and an electronic device using the same.

ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電発振器が広く使用されている。
図７および図８は従来の圧電発振器１であって、図７は圧電発振器１の概略平面図、図８は図７のＡ−Ａ線概略切断断面図である（例えば、特許文献１参照）。
これらの図において、圧電発振器１は、パッケージ２内に圧電振動片３とＩＣチップ４とを収容している。 Piezoelectric oscillators are widely used in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems.
7 and 8 show a conventional piezoelectric oscillator 1, FIG. 7 is a schematic plan view of the piezoelectric oscillator 1, and FIG. 8 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 7 (see, for example, Patent Document 1). .
In these drawings, a piezoelectric oscillator 1 accommodates a piezoelectric vibrating piece 3 and an IC chip 4 in a package 2.

パッケージ２は、図８に示されるように、その内側が仕切板６により仕切られて、上部の内部空間Ｓ１と下部の内部空間Ｓ２とが形成されるようになっており、内部空間Ｓ１に圧電振動片３が、内部空間Ｓ２にＩＣチップ４が収容されている。
また、パッケージ２は、図７に示されるように、内部空間Ｓ１に露出した仕切板６の上面に、電極７ａ，７ｂが設けられている。この電極７ａ，７ｂは、圧電振動片３に駆動電圧を供給するための電極であって、互いに異極となるように、内部空間Ｓ１において接触しないように配置されている。 As shown in FIG. 8, the inner side of the package 2 is partitioned by a partition plate 6 so that an upper internal space S1 and a lower internal space S2 are formed. The resonator element 3 includes the IC chip 4 accommodated in the internal space S2.
Further, as shown in FIG. 7, the package 2 is provided with electrodes 7a and 7b on the upper surface of the partition plate 6 exposed in the internal space S1. The electrodes 7a and 7b are electrodes for supplying a driving voltage to the piezoelectric vibrating piece 3, and are disposed so as not to contact each other in the internal space S1 so as to have different polarities.

圧電振動片３は、パッケージ２の内部空間Ｓ１内において固定される基部３ａと、この基部３ａから図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３ｂ，３ｃを備えている。この一対の振動腕３ｂ，３ｃの各々には、互いに異極となる励振電極９ａ，９ｂが設けられ、励振電極９ａは基部３ａの幅方向両端に引き出して形成した引出し電極９ｃ，９ｄのうち引出し電極９ｄと、励振電極９ｂは引出し電極９ｃと、それぞれ接続されている。
そして、圧電振動片３は、引出し電極９ｃ，９ｄが電極７ａ，７ｂと電気的に接続されるようにして、パッケージ２側に片持ち式に固定されている。すなわち、電極７ａ，７ｂの表面に、導電性接着剤８ａ，８ｂが互いに接触しないように、予め決められた所定の位置に所定の量だけ塗布され、導電性接着剤８ａの上に引出し電極９ｃを、導電性接着剤８ｂの上に引出し電極９ｄをそれぞれ載置するようにして、導電性接着剤８ａ，８ｂを乾燥硬化させている。 The piezoelectric vibrating reed 3 includes a base portion 3a fixed in the internal space S1 of the package 2, and a pair of vibrating arms 3b and 3c extending in parallel from the base portion 3a toward the right side in the drawing in two branches. Yes. Each of the pair of vibrating arms 3b and 3c is provided with excitation electrodes 9a and 9b having different polarities, and the excitation electrodes 9a are drawn out of the extraction electrodes 9c and 9d formed by being drawn out at both ends in the width direction of the base 3a. The electrode 9d and the excitation electrode 9b are connected to the extraction electrode 9c, respectively.
The piezoelectric vibrating piece 3 is fixed in a cantilever manner on the package 2 side so that the extraction electrodes 9c and 9d are electrically connected to the electrodes 7a and 7b. That is, a predetermined amount is applied to a predetermined position so that the conductive adhesives 8a and 8b do not contact each other on the surfaces of the electrodes 7a and 7b, and the lead electrode 9c is applied on the conductive adhesive 8a. The conductive adhesives 8a and 8b are dried and cured so that the extraction electrodes 9d are respectively placed on the conductive adhesive 8b.

ＩＣチップ４は、仕切板６の下面に固定され、ワイヤボンディングにより仕切板６の下面の電極（図示せず）と接続されている。そして、この図示されない電極は、パッケージ２内を引き回されて、上述した仕切板６の上面の電極７ａ，７ｂと電気的に接続されている。
このようにして、圧電振動片３は、パッケージ２内に設けられた上述の各電極および導電性接着剤を介して、ＩＣチップ４と電気的に接続されている。 The IC chip 4 is fixed to the lower surface of the partition plate 6 and connected to an electrode (not shown) on the lower surface of the partition plate 6 by wire bonding. The electrodes (not shown) are routed through the package 2 and are electrically connected to the electrodes 7a and 7b on the upper surface of the partition plate 6 described above.
In this way, the piezoelectric vibrating piece 3 is electrically connected to the IC chip 4 via the electrodes and the conductive adhesive provided in the package 2.

特開２００３−２２９７２０JP 2003-229720 A

ところで、近年、上述のような情報機器や移動体通信機器などの様々な電子機器については、小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要されている。特に、圧電発振器１は、圧電振動子には不要であるＩＣチップ４を搭載しなければならず、圧電振動子に比べてその外形が大きくなってしまい、このため、圧電発振器１についての小型化が強く要求されている。 By the way, in recent years, various electronic devices such as the above-described information devices and mobile communication devices are remarkably reduced in size and thickness, and the piezoelectric devices used for them are also required to be reduced in size and thickness. In particular, the piezoelectric oscillator 1 must be equipped with an IC chip 4 that is unnecessary for the piezoelectric vibrator, and its outer shape becomes larger than that of the piezoelectric vibrator. Is strongly demanded.

ところが、図７および図８に示す圧電発振器１では、内部空間Ｓ１において、圧電振動片３をパッケージ２に接合固定する構成を採用していることから、小型化するには様々な問題を抱えることになる。すなわち、圧電発振器１の極小化が進むと、パッケージ２の加工精度にも限界があり、その中に形成する個々の部品については、さらに多くの困難が生じることになる。例えば、電極７ａ，７ｂ上の導電性接着剤８ａ，８ｂについて、極小化した圧電振動片の引出し電極９ｃ，９ｄの位置に対応させつつも、短絡を生じないように塗布する困難性（導電性接着剤８ａ，８ｂには、銀フィラーなどが含まれて、最低限の塗布面積を必要とするため、これ以上の小型化には作業上の限界に来ている。）、さらに、圧電振動片３と導電性接着剤８ａ，８ｂとの位置合わせ、その片持ち構造における水平な姿勢を維持した接合など、多くの点で困難性が増大する。 However, since the piezoelectric oscillator 1 shown in FIGS. 7 and 8 employs a configuration in which the piezoelectric vibrating reed 3 is bonded and fixed to the package 2 in the internal space S1, there are various problems in miniaturization. become. That is, as miniaturization of the piezoelectric oscillator 1 progresses, there is a limit to the processing accuracy of the package 2, and more difficulties arise for individual components formed therein. For example, it is difficult to apply the conductive adhesives 8a and 8b on the electrodes 7a and 7b so as not to cause a short circuit while corresponding to the positions of the lead electrodes 9c and 9d of the miniaturized piezoelectric vibrating piece. Since the adhesives 8a and 8b contain silver filler and the like and require a minimum coating area, further downsizing is at the limit of work.) Furthermore, the piezoelectric vibrating piece 3 and the conductive adhesives 8a and 8b, and the difficulty is increased in many respects, such as joining with a cantilever structure maintaining a horizontal posture.

このため、このような多くの困難性を解消させて、精度のよい圧電発振器を提供するには、内部空間Ｓ１に、ある程度の余裕をもたせてパッケージ２を形成せざるを得ず、その結果、圧電振動片３をいくら小さく製造できるようにしても、その圧電振動片３の大きさの割りに、パッケージ２は小さくならないという問題が生じていた。 For this reason, in order to eliminate such many difficulties and provide an accurate piezoelectric oscillator, it is necessary to form the package 2 with a certain margin in the internal space S1, and as a result, No matter how small the piezoelectric vibrating reed 3 can be manufactured, there is a problem that the package 2 does not become small for the size of the piezoelectric vibrating reed 3.

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、小型化された圧電振動片に対応して外形を小さくするとともに、優れた振動特性を得ることができる圧電発振器、およびこれを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A piezoelectric oscillator capable of reducing the outer shape and obtaining excellent vibration characteristics corresponding to a miniaturized piezoelectric vibrating piece, and use of the same An object is to provide a mobile phone and an electronic device.

上述の目的は、第１の発明にあっては、複数の基板を積層して形成されたパッケージと、このパッケージに固定された圧電振動片と、発振回路を構成するための発振回路素子とを備える圧電発振器であって、前記複数の基板および前記圧電振動片は、熱膨張係数がほぼ一致した材料で形成されており、前記圧電振動片は、励振電極が設けられた振動片本体と、この振動片本体と一体に形成されるとともに、前記振動片本体の周囲を枠状に包囲する枠部とを有し、前記枠部は、前記励振電極を引き回して形成された導電パターンを有し、かつ、前記振動片本体が前記パッケージ内に収容されるようにして、前記複数の基板に挟まれて接合されており、前記発振回路素子は、前記振動片本体が収容されている内部空間と同じ空間に配置されている圧電発振器により達成される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit. The plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient, and the piezoelectric vibrating piece includes a vibrating piece main body provided with an excitation electrode, A frame portion that is formed integrally with the vibration piece main body and surrounds the periphery of the vibration piece main body in a frame shape, and the frame portion has a conductive pattern formed by routing the excitation electrode; And the vibration piece main body is accommodated in the package so as to be accommodated in the package, and the oscillation circuit element is the same as the internal space in which the vibration piece main body is accommodated. Placed in space It is accomplished by electrostatic oscillator.

第１の発明の構成によれば、圧電振動片は、振動片本体と、この振動片本体と一体に形成されるとともに、振動片本体の周囲を枠状に包囲する枠部とを有し、この枠部は、励振電極を引き回して形成された導電パターンを有し、かつ、振動片本体がパッケージ内に収容されるようにして、複数の基板に挟まれて接合されている。
このため、従来のように、例えば、パッケージの狭い内部空間において、電極の短絡を避けて導電性接着剤を塗布したり、圧電振動片の姿勢や向きを正しく位置合わせする等の精密で困難な種々の作業をすることなく、振動片本体を片持ち式に固定でき、また、枠部の導電パターンを利用して圧電振動片に駆動電圧を供給する。
これにより、パッケージと圧電振動片とは小型化されても精度よく接合固定され、また、発振回路素子と圧電振動片とを精度よく電気的に接続することができる。
さらに、複数の基板と圧電振動片の熱膨張係数を一致させて、複数の基板と枠部とを固定した後に、この固定状態を維持できるようにしている。
また、発振回路素子は、振動片本体が収容されている内部空間と同じ空間に配置されているため、従来のように、パッケージの積層構造を工夫して２つの内部空間を形成するような加工をしなくてもよく、パッケージの加工精度を高めることができる。
かくして、小型化された圧電振動片に対応して外形を小さくするとともに、優れた振動特性を得ることができる圧電発振器を提供することができる。 According to the configuration of the first invention, the piezoelectric vibrating piece includes the vibrating piece main body, and a frame portion that is formed integrally with the vibrating piece main body and surrounds the periphery of the vibrating piece main body in a frame shape, The frame portion has a conductive pattern formed by routing the excitation electrode, and is sandwiched and joined by a plurality of substrates so that the resonator element main body is accommodated in the package.
For this reason, as in the past, for example, in a narrow internal space of the package, it is difficult to apply a conductive adhesive while avoiding a short circuit of the electrodes, or to accurately align the posture and orientation of the piezoelectric vibrating piece. Without performing various operations, the resonator element main body can be fixed in a cantilever manner, and a drive voltage is supplied to the piezoelectric resonator element using the conductive pattern of the frame portion.
As a result, the package and the piezoelectric vibrating piece can be bonded and fixed with high accuracy even if the package is miniaturized, and the oscillation circuit element and the piezoelectric vibrating piece can be electrically connected with high accuracy.
Further, the thermal expansion coefficients of the plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are made to coincide with each other so that the fixed state can be maintained after the plurality of substrates and the frame portion are fixed.
In addition, since the oscillation circuit element is disposed in the same space as the internal space in which the resonator element main body is accommodated, a conventional process for forming two internal spaces by devising the stacked structure of the package. The processing accuracy of the package can be improved.
Thus, it is possible to provide a piezoelectric oscillator capable of reducing the outer shape corresponding to the miniaturized piezoelectric vibrating piece and obtaining excellent vibration characteristics.

第２の発明は、第１の発明の構成において、前記複数の基板のうち前記枠部よりも下側に配置されている基板は、ガラスセラミックであることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、複数の基板のうち枠部よりも下側に配置されている基板をガラスセラミックにすることにより、この基板と圧電振動片との熱膨張係数を合わせることができ、また、この基板に実装端子部などを設けることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the substrate disposed below the frame portion among the plurality of substrates is a glass ceramic.
According to the configuration of the second aspect of the present invention, the substrate disposed below the frame portion among the plurality of substrates is made of glass ceramic, so that the thermal expansion coefficients of the substrate and the piezoelectric vibrating piece can be matched. In addition, a mounting terminal portion or the like can be provided on the substrate.

第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記複数の基板のうち前記枠部よりも上側に配置されている基板は、水晶であることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、複数の基板のうち、枠部よりも上側に配置されている基板を水晶にすることにより、圧電振動片を水晶で形成すれば、この基板と圧電振動片との熱膨張係数を一致させることができる。 According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, the substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates is a crystal.
According to the configuration of the third aspect of the present invention, if the piezoelectric vibrating piece is formed of quartz by using quartz as the substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates, this substrate and the piezoelectric vibrating piece And the thermal expansion coefficient can be matched.

第４の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記複数の基板のうち前記枠部よりも上側に配置されている基板は、高膨張ガラスであることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、複数の基板のうち枠部よりも上側に配置されている基板を高膨張ガラスにすることにより、水晶を使用しなくても透明なリッドを形成して、この基板と圧電振動片との熱膨張係数を合わせることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, the substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates is high expansion glass. .
According to the configuration of the fourth invention, a transparent lid can be formed without using a crystal by making the substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates into a high expansion glass, The thermal expansion coefficients of the substrate and the piezoelectric vibrating piece can be matched.

第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれかの構成において、前記圧電振動片は、フォトリソグラフィープロセスにより形成されていることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、圧電振動片は、フォトリソグラフィープロセスにより形成されているので、振動片本体の外形と枠部の外形とを同時に形成することができる。したがって、振動片本体の外形に対する枠部の外形がズレて形成されてしまうことを防止して、圧電振動片の高精度な加工が可能となり、精度よくパッケージと接合できる。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the piezoelectric vibrating piece is formed by a photolithography process.
According to the configuration of the fifth invention, since the piezoelectric vibrating piece is formed by a photolithography process, the outer shape of the vibrating piece main body and the outer shape of the frame portion can be formed simultaneously. Therefore, it is possible to prevent the outer shape of the frame portion from being deviated from the outer shape of the resonator element main body, and it is possible to process the piezoelectric resonator element with high accuracy and to accurately bond the package.

第６の発明は、第１ないし第５の発明のいずれかの構成において、前記発振回路素子は、前記振動片本体と前記枠部との境界側に配置されていることを特徴とする。
第６の発明の構成によれば、発振回路素子は、振動片本体と枠部との境界側に配置されているので、振動片本体の自由端の下方に十分な空間を設けることができ、例えば、圧電発振器が落下して、振動片本体がパッケージの下方に振れてしまった場合であっても、振動片本体の自由端が発振回路素子に接触してしまうことを有効に防止できる。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the oscillation circuit element is disposed on a boundary side between the vibration piece main body and the frame portion.
According to the configuration of the sixth aspect of the invention, since the oscillation circuit element is arranged on the boundary side between the vibration piece main body and the frame portion, a sufficient space can be provided below the free end of the vibration piece main body, For example, even when the piezoelectric oscillator falls and the vibration piece main body swings below the package, it is possible to effectively prevent the free end of the vibration piece main body from coming into contact with the oscillation circuit element.

また、上記目的は、第７の発明にあっては、パッケージと、このパッケージに固定された圧電振動片と、発振回路を構成するための発振回路素子とを備えた圧電発振器であって、前記パッケージは、前記底部を形成する基板と、前記発振回路素子を収容する内部空間を形成する基板と、前記内部空間を気密に封止するためのリッドを形成する基板とが下から順に積層されて形成され、前記圧電振動片は、励振電極が形成された振動片本体と、この振動片本体と一体に形成されるとともに、前記振動片本体の周囲を枠状に包囲する枠部とを有し、前記枠部が、前記内部空間を形成する基板と、前記リッドを形成する基板とで挟まれて固定されて、前記振動片本体と前記発振回路素子とが同じ空間に配置されるようになっており、前記底部を形成する基板、前記内部空間を形成する基板、前記リッドを形成する基板、及び前記圧電振動片は、熱膨張係数が互いにほぼ一致した材料で形成されている圧電発振器により達成される。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric oscillator comprising a package, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit, In the package, a substrate forming the bottom, a substrate forming an internal space for accommodating the oscillation circuit element, and a substrate forming a lid for hermetically sealing the internal space are stacked in order from the bottom. The piezoelectric vibrating piece has a vibrating piece main body on which an excitation electrode is formed, and a frame portion that is formed integrally with the vibrating piece main body and surrounds the periphery of the vibrating piece main body in a frame shape. The frame portion is sandwiched and fixed between the substrate forming the internal space and the substrate forming the lid, so that the resonator element main body and the oscillation circuit element are arranged in the same space. And forming the bottom That the substrate, the substrate forming the inner space, a substrate to form the lid, and the piezoelectric vibrating piece is achieved by a piezoelectric oscillator having a thermal expansion coefficient is formed in almost the same material with each other.

また、上記目的は、第８の発明にあっては、第７の発明の構成において、前記発振回路素子は、前記振動片本体と前記枠部との境界側に配置されたことを特徴とする圧電発振器により達成される。
また、上記目的は、第９の発明にあっては、第７または第８の発明の構成において、前記底部を形成する基板は、気体成分を内部から排出するための貫通孔を有し、この貫通孔は金属封止材で塞がれていることを特徴とする圧電発振器により達成される。
また、上記目的は、第１０の発明にあっては、第７ないし第９の発明のいずれかの構成において、前記リッドを形成する基板は、フィラーを含有した封止材により、前記圧電振動片の枠部と接合されていることを特徴とする圧電発振器により達成される。 According to an eighth aspect of the invention, in the configuration of the seventh aspect of the invention, the oscillation circuit element is disposed on a boundary side between the vibration piece main body and the frame portion. This is achieved by a piezoelectric oscillator.
In the ninth invention, the above object is the structure of the seventh or eighth invention, wherein the substrate forming the bottom has a through hole for discharging a gas component from the inside. The through hole is achieved by a piezoelectric oscillator characterized in that the through hole is closed with a metal sealing material.
According to a tenth aspect of the present invention, in the structure of any one of the seventh to ninth aspects, the substrate on which the lid is formed is made of the piezoelectric vibrating piece by a sealing material containing a filler. This is achieved by a piezoelectric oscillator characterized in that it is joined to the frame portion.

また、上記目的は、第１１の発明にあっては、複数の基板を積層して形成されたパッケージと、このパッケージに固定された圧電振動片と、発振回路を構成するための発振回路素子とを備える圧電発振器により制御用のクロック信号を得るようにした携帯電話装置であって、前記複数の基板および前記圧電振動片は、熱膨張係数がほぼ一致した材料で形成されており、前記圧電振動片は、励振電極が設けられた振動片本体と、この振動片本体と一体に形成されるとともに、前記振動片本体の周囲を枠状に包囲する枠部とを有し、前記枠部は、前記励振電極を引き回して形成された導電パターンを有し、かつ、前記振動片本体が前記パッケージ内に収容されるようにして、前記複数の基板に挟まれて接合されている携帯電話装置により達成される。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit. A plurality of substrates and the piezoelectric vibrating reeds are made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient, and the piezoelectric vibrations The piece includes a vibration piece main body provided with an excitation electrode, and a frame portion that is formed integrally with the vibration piece main body and surrounds the periphery of the vibration piece main body in a frame shape. Achieved by a mobile phone device having a conductive pattern formed by routing the excitation electrode and being sandwiched and joined between the plurality of substrates so that the resonator element main body is accommodated in the package Is .

また、上記目的は、第１２の発明にあっては、複数の基板を積層して形成されたパッケージと、このパッケージに固定された圧電振動片と、発振回路を構成するための発振回路素子とを備える圧電発振器により制御用のクロック信号を得るようにした電子機器であって、前記複数の基板および前記圧電振動片は、熱膨張係数がほぼ一致した材料で形成されており、前記圧電振動片は、励振電極が設けられた振動片本体と、この振動片本体と一体に形成されるとともに、前記振動片本体の周囲を枠状に包囲する枠部とを有し、前記枠部は、前記励振電極を引き回して形成された導電パターンを有し、かつ、前記振動片本体が前記パッケージ内に収容されるようにして、前記複数の基板に挟まれて接合されている電子機器により達成される。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit. An electronic apparatus that obtains a clock signal for control by a piezoelectric oscillator comprising: the plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient, and the piezoelectric vibrating piece Has a vibration piece main body provided with an excitation electrode, and a frame portion that is formed integrally with the vibration piece main body and surrounds the periphery of the vibration piece main body in a frame shape. This is achieved by an electronic device having a conductive pattern formed by routing excitation electrodes and being sandwiched and joined between the plurality of substrates so that the resonator element main body is accommodated in the package. .

図１ないし図３は、本発明の圧電発振器の一実施形態を示しており、図１はその概略斜視図、図２はその概略平面図、図３は図１のＢ−Ｂ線概略断面図である。
これらの図において、圧電発振器３０は、パッケージ３７と、このパッケージ３７に固定された圧電振動片３２と、発振回路を構成するための発振回路素子であるＩＣチップ５０とを備えている。 1 to 3 show an embodiment of a piezoelectric oscillator according to the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view thereof, FIG. 2 is a schematic plan view thereof, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line BB of FIG. It is.
In these drawings, the piezoelectric oscillator 30 includes a package 37, a piezoelectric vibrating piece 32 fixed to the package 37, and an IC chip 50 which is an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit.

先ず圧電振動片３２について説明する。
圧電振動片３２は、図２に示されるように、振動片本体３９と、この振動片本体３９と一体に形成されるとともに、振動片本体３９の周囲を枠状に包囲する枠部３６とを有している。
振動片本体３９は、枠部３６と一体とされた基部３８から、図２において右方に平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えている。 First, the piezoelectric vibrating piece 32 will be described.
As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrating piece 32 includes a vibrating piece body 39 and a frame portion 36 that is integrally formed with the vibrating piece body 39 and surrounds the periphery of the vibrating piece body 39 in a frame shape. Have.
The resonator element main body 39 includes a pair of vibrating arms 34 and 35 extending in parallel to the right in FIG. 2 from a base portion 38 integrated with the frame portion 36.

振動腕３４，３５の表裏面（図３では上下の各面）には、図２および図２のＣ−Ｃ線切断端面図である図５に示されるように、各振動腕３４，３５の長さ方向に延びる長溝１１，１１，１２，１２が形成されている。
そして、長溝１１，１１，１２，１２内には、励振電極１４，１３が形成されている。励振電極１４と励振電極１３は対をなし、互いに異極として機能する電極で、振動片本体３９の内部に効率よく電解を形成するものである。このため、図５に示すように、各振動腕３４，３５においては、長溝１１，１１，１２，１２内に一方の電極が、各振動腕３４，３５の側面部には、他方の電極が配置されている。 On the front and back surfaces (upper and lower surfaces in FIG. 3) of the vibrating arms 34 and 35, as shown in FIG. Long grooves 11, 11, 12, and 12 extending in the length direction are formed.
Excitation electrodes 14 and 13 are formed in the long grooves 11, 11, 12, and 12. The excitation electrode 14 and the excitation electrode 13 form a pair and function as different polarities, and efficiently form electrolysis inside the resonator element main body 39. For this reason, as shown in FIG. 5, in each vibrating arm 34, 35, one electrode is in the long groove 11, 11, 12, 12, and the other electrode is in the side surface of each vibrating arm 34, 35. Has been placed.

枠部３６は、図２に示すように、振動片本体３９の周囲を矩形の枠状に包囲し、振動腕３４，３５が振動した際に接触しないように、振動片本体３９との間に内部空間Ｓ４を有するように形成されている。
また、枠部３６は、パッケージ３７の平面視における外形とほぼ一致した外形をしており、その四隅には、図１および図２に示すように、１／４円の凹部であるキャスタレーション部１６，１６，１６，１６が、その厚み方向に延びている。これらの各キャスタレーション部１６の表面には、銀ペースト等でなる導電ペースト１６ａが形成されている。 As shown in FIG. 2, the frame portion 36 surrounds the periphery of the vibration piece main body 39 in a rectangular frame shape, and is not between the vibration piece main body 39 so as not to contact when the vibration arms 34 and 35 vibrate. It is formed to have an internal space S4.
Further, the frame portion 36 has an outer shape substantially coincident with the outer shape of the package 37 in plan view, and at its four corners, as shown in FIG. 1 and FIG. 16, 16, 16, 16 extends in the thickness direction. A conductive paste 16 a made of silver paste or the like is formed on the surface of each castellation portion 16.

そして、枠部３６は、図２に示されているように、励振電極１４が図において左方の端部に引き回されて幅方向に拡がり形成された導電パターン１４ａを有し、この導電パターン１４ａは、隣接する左側の２つのキャスタレーション部１６，１６に形成された導電ペースト１６ａ，１６ａと接続されている。また、励振電極１３は、枠部３６に沿った引き回し部１３ｂを介して、右方の端部に引き回され、幅方向に拡がる導電パターン１３ａを有し、この導電パターン１３ａは、隣接する右側のキャスタレーション部１６，１６に形成された導電ペースト１６ａ，１６ａと接続されている。 As shown in FIG. 2, the frame portion 36 has a conductive pattern 14a in which the excitation electrode 14 is formed around the left end in the drawing so as to expand in the width direction. 14a is connected to conductive pastes 16a and 16a formed on two adjacent castellation portions 16 and 16 on the left side. In addition, the excitation electrode 13 has a conductive pattern 13a that is routed to the right end via a routing portion 13b along the frame portion 36 and expands in the width direction. This conductive pattern 13a is adjacent to the right side. Are connected to the conductive pastes 16a, 16a formed on the castellations 16,16.

以上のような外形を有する圧電振動片３２は、水晶、タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用して形成することができる。本実施形態では、１３．８ｐｐｍ／一度（摂氏）の熱膨張係数を有する水晶Ｚ板でなるウエハーを、フォトリソグラフィープロセスにより加工することで、振動片本体３９の外形と枠部３６の外形とを同時に形成している。すなわち、水晶Ｚ板でなるウエハーに、図２に示す枠部３６と振動片本体３９の外形に対応させて、例えばクロムと、その上に金をそれぞれスパッタして耐蝕膜を設け、次いで、露光をしてマスクが設けられていない耐蝕膜の部分を除去し、次いで、例えばウエットエッチングにより圧電振動片３２の外形を形成している。 The piezoelectric vibrating piece 32 having the above-described outer shape can be formed using a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate. In the present embodiment, a wafer made of a crystal Z plate having a thermal expansion coefficient of 13.8 ppm / once (degrees Celsius) is processed by a photolithography process, so that the outer shape of the resonator element main body 39 and the outer shape of the frame portion 36 are reduced. Forming at the same time. That is, on a wafer made of a quartz Z plate, a corrosion resistant film is formed by sputtering, for example, chromium and gold on the wafer 36 corresponding to the outer shape of the frame portion 36 and the vibrating piece main body 39 shown in FIG. Then, the portion of the corrosion-resistant film where the mask is not provided is removed, and then the outer shape of the piezoelectric vibrating piece 32 is formed by, for example, wet etching.

次にＩＣチップ５０について説明する。
ＩＣチップ５０は、内部に図示しない集積回路で形成した発振回路を収容した半導体素子であり、上述の圧電振動片３２の励振電極１３，１４と電気的に接続されて、少なくとも圧電振動片３２を発振させ、好ましくは、圧電振動片３２の特性に応じた温度補償用のデータが書き込まれている。
また、本実施形態のＩＣチップ５０は、図３に示されるように、圧電振動片３２と同じ内部空間Ｓ３であって、振動片本体３９と枠部３６との境界側、すなわち、圧電振動片３２の自由端３２ａと反対側（図３において左側）に配置されている。 Next, the IC chip 50 will be described.
The IC chip 50 is a semiconductor element that accommodates an oscillation circuit formed by an integrated circuit (not shown) therein, and is electrically connected to the excitation electrodes 13 and 14 of the above-described piezoelectric vibrating piece 32 so that at least the piezoelectric vibrating piece 32 is provided. The temperature compensation data is preferably written in accordance with the characteristics of the piezoelectric vibrating piece 32.
Further, as shown in FIG. 3, the IC chip 50 of the present embodiment is the same internal space S3 as the piezoelectric vibrating piece 32, and is the boundary side between the vibrating piece main body 39 and the frame portion 36, that is, the piezoelectric vibrating piece 32 is arranged on the side opposite to the free end 32a (left side in FIG. 3).

次にパッケージ３７について説明する。
パッケージ３７は、絶縁材料から形成された複数の基板を積層して、全体が図１に示すように幾何学形状、例えば矩形状に形成されている。本実施形態においては、図３に示すように、下から順に、第１の基板３７ａ、第２の基板３７ｂ、第３の基板３７ｃ、及び第４の基板３７ｄから形成されている。
なお、パッケージ３７の第３の基板３７ｃと第４の基板３７ｄとの間には、圧電振動片３２が挟まれている。この点については後で詳細に説明する。 Next, the package 37 will be described.
The package 37 is formed in a geometric shape, for example, a rectangular shape as shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the first substrate 37a, the second substrate 37b, the third substrate 37c, and the fourth substrate 37d are formed in order from the bottom.
Note that the piezoelectric vibrating piece 32 is sandwiched between the third substrate 37 c and the fourth substrate 37 d of the package 37. This point will be described later in detail.

図３に示すように、第１の基板３７ａおよび第２の基板３７ｂは、パッケージ３７の底部を形成する基板である。この第２の基板３７ｂの内部空間Ｓ３に露出した面であって、ＩＣチップ５０の周辺には、例えば、銀／パラジウムや銅等のメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した互いに接触しない電極パターン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが形成され、これらの電極パターン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、ＩＣチップ５０の端子部（図示せず）と、それぞれ金線等でワイヤボンディングされている。なお、図３では、理解の便宜上、４つの電極パターン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄのみを図示しているが、この電極パターンの数については、ＩＣチップ５０の端子部（図示せず）の数に応じて形成される。
また、ここではワイヤボンディングの接合の例を示したが、パッケージ３７の電極パターン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄかＩＣチップ５０の端子部にバンプを形成し、バンプ接合によってパッケージ３７の電極パターン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄとＩＣチップ５０の端子部とを接合させ導通させても構わない。 As shown in FIG. 3, the first substrate 37 a and the second substrate 37 b are substrates that form the bottom of the package 37. An electrode pattern that is exposed to the internal space S3 of the second substrate 37b and is formed on the periphery of the IC chip 50 by, for example, nickel / gold plating on a metallization such as silver / palladium or copper. 40a, 40b, 40c, and 40d are formed, and these electrode patterns 40a, 40b, 40c, and 40d are wire-bonded to terminal portions (not shown) of the IC chip 50 using gold wires or the like. In FIG. 3, only four electrode patterns 40a, 40b, 40c, and 40d are shown for convenience of understanding, but the number of electrode patterns is the number of terminal portions (not shown) of the IC chip 50. It is formed according to
Although an example of wire bonding is shown here, bumps are formed on the terminal portions of the electrode patterns 40a, 40b, 40c, and 40d of the package 37 or the IC chip 50, and the electrode patterns 40a and 40a of the package 37 are formed by bump bonding. 40b, 40c, 40d and the terminal part of the IC chip 50 may be joined and made conductive.

また、第１の基板３７ａの裏面（底面）には、図１および図３に示すように、その長さ方向の端部に実装端子部４７，４８が形成されている。これに関連して、図１に示すように、第１の基板３７ａおよび第２の基板３７ｂの四隅には、１／４円の凹部であるキャスタレーション部１７が、それぞれその厚み方向に延びている（なお、作図上、図１では左手前のキャスタレーション部１７のみを図示している。）。この四隅のキャスタレーション部１７のそれぞれには、基板３７ｂの電極パターン形成と同時に形成されるのであるが、銀／パラジウムや銅等のメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキによる導電パターン１７ａが形成されている。
そして、図１の左側の２箇所に形成された導電パターン１７ａ（作図上、左手前だけを図示する。）は、実装端子部４７と接続されるとともに、第２の基板３７ｂの上面を引き回されて（図示せず）、図３に示す電極部４０ａと電気的に接続されている。また、図１の右側の２箇所に形成された導電パターン（図示せず）は、実装端子部４８と接続されるとともに、第２の基板３７ｂの上面を引き回されて（図示せず）、図３に示す電極部４０ｂと電気的に接続されている。 Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 3, mounting terminal portions 47 and 48 are formed on the back surface (bottom surface) of the first substrate 37a at the ends in the length direction. In relation to this, as shown in FIG. 1, caster portions 17 which are concave portions of a quarter circle extend in the thickness direction at the four corners of the first substrate 37a and the second substrate 37b, respectively. (Note that only the castellation unit 17 on the left front side is shown in FIG. 1 for drawing). Each of the caster portions 17 at the four corners is formed at the same time as the electrode pattern formation of the substrate 37b, but a conductive pattern 17a is formed by nickel plating and gold plating on a metallization such as silver / palladium or copper. .
1 are connected to the mounting terminal portion 47 and route the upper surface of the second substrate 37b. (Not shown) and electrically connected to the electrode portion 40a shown in FIG. In addition, the conductive pattern (not shown) formed at two locations on the right side of FIG. 1 is connected to the mounting terminal portion 48 and drawn around the upper surface of the second substrate 37b (not shown). It is electrically connected to the electrode part 40b shown in FIG.

また、第１の基板３７ａおよび第２の基板３７ｂには、図３に示すように、これらの基板に連通する貫通孔４３が形成されている。この貫通孔４３は、第４の基板３７ｄでパッケージ３７を封止した後に、封止材４９等から生じたガスその他の気体成分を内部から排出するための孔である。具体的には、貫通孔４３は、第１の基板３７ａに形成された第１の孔４４と、第２の基板３７ｂに形成され第１の孔４４よりも小径の第２の孔４５とで形成されることで、段付き孔とされており、この段部に金属被覆部（図示せず）が形成されている。そして、貫通孔４３は、内部のガスを排出した後に、ＡｕＳｎあるいはＡｕＧｅ等からなる金属封止材４６を、レーザ光で溶融して充填することにより塞がれている。 Further, as shown in FIG. 3, the first substrate 37a and the second substrate 37b are formed with through holes 43 communicating with these substrates. The through-hole 43 is a hole for discharging gas and other gas components generated from the sealing material 49 and the like from the inside after the package 37 is sealed with the fourth substrate 37d. Specifically, the through hole 43 includes a first hole 44 formed in the first substrate 37 a and a second hole 45 formed in the second substrate 37 b and having a smaller diameter than the first hole 44. By being formed, a stepped hole is formed, and a metal coating portion (not shown) is formed on the stepped portion. The through-hole 43 is closed by melting and filling a metal sealing material 46 made of AuSn, AuGe or the like with laser light after discharging the internal gas.

第３の基板３７ｃは、図３に示すように、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ３を形成するようにされている。この内部空間Ｓ３は、ＩＣチップ５０を収容する空間であるとともに、圧電振動片３２の先端である自由端３２ａが下方に振れた場合、この自由端３２ａがパッケージ３７の内壁に触れないようにするための空間でもある。
また、この第３の基板３７ｃの内側に所定の孔を設けたことで形成された内壁および開口端面３７ｃ−１には、第２の基板３７ｂの上面に形成された電極パターン４０ｃが引き回されており、この引き回された電極パターン（図示せず）は図２に示す枠部３６の左側のキャスタレーション部１６，１６に設けられた導電ペースト１６ａ，１６ａと接続されている。また、図３に示す第２の基板３７ｂの上面に形成された電極パターン４０ｄも、同様に第３の基板３７ｃを引き回されて、図３に示す枠部３６の右側のキャスタレーション部１６，１６に設けられた導電ペースト１６ａ，１６ａと接続されている。 As shown in FIG. 3, the third substrate 37c is formed with a predetermined hole on its inner side so that a predetermined inner space S3 is formed on the inner side when stacked. The internal space S3 is a space that houses the IC chip 50, and prevents the free end 32a from touching the inner wall of the package 37 when the free end 32a that is the tip of the piezoelectric vibrating piece 32 swings downward. It is also a space for.
In addition, the electrode pattern 40c formed on the upper surface of the second substrate 37b is routed around the inner wall and the opening end surface 37c-1 formed by providing a predetermined hole inside the third substrate 37c. The drawn electrode pattern (not shown) is connected to conductive pastes 16a and 16a provided on the castellation portions 16 and 16 on the left side of the frame portion 36 shown in FIG. Similarly, the electrode pattern 40d formed on the upper surface of the second substrate 37b shown in FIG. 3 is also drawn around the third substrate 37c, so that the castellation portion 16 on the right side of the frame portion 36 shown in FIG. 16 is connected to the conductive pastes 16a and 16a provided on 16.

第４の基板３７ｄは、図３に示すように、本実施形態では、圧電振動片３２の上側に配置された唯一の基板であって、第３の基板３７ｃの内側に所定の孔を設けることで形成された内部空間Ｓ３、及び、圧電振動片３２の枠部３６と振動片本体３９との間に形成された内部空間Ｓ４を気密に封止するリッドとなる。
また、第４の基板３７ｄは、上述の内部空間Ｓ３，Ｓ４を密封したした後で、図３に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の励振電極１３，１４（図２参照）の一部もしくは金属被覆部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料であることが適している。 As shown in FIG. 3, the fourth substrate 37d is the only substrate disposed on the upper side of the piezoelectric vibrating piece 32 in the present embodiment, and a predetermined hole is provided inside the third substrate 37c. And the internal space S4 formed between the frame portion 36 of the piezoelectric vibrating piece 32 and the vibrating piece main body 39 are hermetically sealed.
Further, the fourth substrate 37d seals the above-described internal spaces S3 and S4, and then externally applies the laser beam LB to the excitation electrodes 13 and 14 (see FIG. 2) of the piezoelectric vibrating piece 32 as shown in FIG. ) Or a metal coating portion (not shown), and is suitable for the material to transmit light in order to adjust the frequency by the mass reduction method.

ここで、パッケージ３７の第３の基板３７ｃと第４の基板３７ｄとの間には、圧電振動片３２の枠部３６が挟まれて接合されている。
具体的には、図２、図３、及び第４の基板３７ｄを取り去って平面側からみた図４に示されるように、枠部３６の導電パターン１３ａ，１４ａを含めた上下面の各々に封止材４９を塗布することで、枠部３６の上面に第４の基板３７ｄが、枠部３６の下面に第３の基板３７ｃが接合固定されている。
本実施形態において、封止材４９は、非導電性であって、熱膨張係数を圧電振動片と略一致できるように、好ましくは低融点ガラスにより形成されている。この低融点ガラスの封止材４９は、フィラーを含有することにより、このフィラーがスペーサとして機能し、図３に示すように、パッケージ３７の内部空間Ｓ３において、振動片本体３９の上に、所定のギャップＧ１を形成することができる。これにより、振動片本体３９は、第４の基板３７ｄの内面と当接しないで、必要な振動を支障無く行うことができる。 Here, the frame portion 36 of the piezoelectric vibrating piece 32 is sandwiched and joined between the third substrate 37 c and the fourth substrate 37 d of the package 37.
Specifically, as shown in FIG. 4 when the second substrate 37d is removed and seen from the plane side, the upper and lower surfaces including the conductive patterns 13a and 14a of the frame portion 36 are sealed. By applying the stopper 49, the fourth substrate 37 d is bonded and fixed to the upper surface of the frame portion 36, and the third substrate 37 c is bonded and fixed to the lower surface of the frame portion 36.
In the present embodiment, the sealing material 49 is non-conductive, and is preferably formed of low-melting glass so that the thermal expansion coefficient can be substantially matched with that of the piezoelectric vibrating piece. The low melting point glass sealing material 49 contains a filler, so that the filler functions as a spacer. As shown in FIG. The gap G1 can be formed. Accordingly, the vibration piece main body 39 can perform necessary vibration without hindrance without contacting the inner surface of the fourth substrate 37d.

そして、本実施形態では、図３に示す枠部３６より下側（実装端子部４７，４８側）に配置されている第１ないし第３の基板３７ａ，３７ｂ，３７ｃには、圧電振動片３２と熱膨張係数が略一致し、かつ、導電パターンや実装端子部を設けたり、図示しない実装基板に実装したりするのに適した基板が用いられている。具体的には、第１ないし第３の基板３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、ガラスセラミックから形成され、このガラスセラミックは、圧電振動片３２を形成する水晶のＺ板の熱膨張係数である１３．８ｐｐｍ／一度（摂氏）に適合させるため、ガラス成分７０パーセント程度、フォルステライト３０パーセント程度の重量比とされている。このガラス成分は、例えば、ＳｉＯ２が８０パーセント、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ，Ｋのいずれかから選ばれる一種以上のもの）が１２パーセント、Ｐ２Ｏ５が８パーセントとすることができる。 In the present embodiment, the first to third substrates 37a, 37b, and 37c disposed on the lower side (mounting terminal portions 47 and 48 side) of the frame portion 36 shown in FIG. And a thermal expansion coefficient are substantially the same, and a substrate suitable for providing a conductive pattern or a mounting terminal portion or mounting on a mounting substrate (not shown) is used. Specifically, the first to third substrates 37a, 37b, and 37c are made of glass ceramic, and this glass ceramic has a thermal expansion coefficient of 13.8 ppm which is the thermal expansion coefficient of the crystal Z plate forming the piezoelectric vibrating piece 32. / In order to adapt to once (Celsius), the weight ratio is about 70% glass component and about 30% forsterite. For example, the glass component may be 80% SiO2, 12% R2O (R is one or more selected from Li and K), and 8% P2O5.

また、図３に示す枠部３６よりも上側（実装面とは反対側）に配置されている第４の基板３７ｄについては、圧電振動片３２と熱膨張係数が略一致し、かつ、内部空間Ｓ３，Ｓ４を封止した後に行う周波数調整において、外部から照射されるレーザ光を透過できる透明な材料であることが必要で、水晶やガラスが使用できる。水晶である場合には、圧電振動片３２と同じ水晶Ｚ板が使用される。ガラスである場合には、水晶Ｚ板の熱膨張係数である１３．８ｐｐｍ／一度（摂氏）とほぼ一致した透明な材料を選択する。このような材料としては、例えば、通常のソーダガラスや、硼珪酸ガラスではなく、高膨張ガラスが使用される。すなわち、高膨張ガラスの成分比を調整することにより、その熱膨張係数を、上述した１３．８ｐｐｍ／一度（摂氏）に適合させている。 Further, for the fourth substrate 37d disposed on the upper side (opposite side of the mounting surface) of the frame portion 36 shown in FIG. 3, the piezoelectric vibrating piece 32 and the thermal expansion coefficient substantially coincide with each other, and the internal space In the frequency adjustment performed after sealing S3 and S4, it is necessary to be a transparent material capable of transmitting laser light irradiated from the outside, and quartz or glass can be used. In the case of crystal, the same crystal Z plate as the piezoelectric vibrating piece 32 is used. In the case of glass, a transparent material that substantially matches the thermal expansion coefficient of the crystal Z plate of 13.8 ppm / once (Celsius) is selected. As such a material, for example, not soda glass or borosilicate glass but high expansion glass is used. That is, by adjusting the component ratio of the high expansion glass, the thermal expansion coefficient thereof is adapted to 13.8 ppm / once (Celsius) described above.

本実施形態の圧電発振器３０は以上のように構成されており、圧電振動片３２は、振動片本体３９の周囲を枠状に包囲する枠部３６を有しており、この枠部３６が第３の基板３７ｃと第４の基板３７ｄとで挟まれて固定される構造であるから、従来のように、箱状のパッケージの内側に、圧電振動片を片持ち式に固定するために必要とされる種々の作業が不要である。すなわち、パッケージ内の電極部の短絡を避けて、導電性接着剤を微量塗布したり、圧電振動片の姿勢や向きを正しく位置合わせする等の精密で困難な作業を避けることができる。しかも、パッケージの内面で圧電振動片の接合作業を行う必要がないことから、圧電振動片の収容スペースも、作業性を考慮してその分大きくしないで済み、小型化に有利である。
これにより、パッケージ３７と圧電振動片３２とは、小型化されても精度よく接合固定でき、また、パッケージ３７の各キャスタレーションや枠部３６に設けられた導電パターン１７ａ，１６ａ，１４ａ等を利用して、ＩＣチップ５０と圧電振動片３２とを精度よく電気的に接続することができる。
さらに、複数の基板３７ａ〜３７ｄと圧電振動片３２の熱膨張係数を一致させて、複数の基板３７ａ〜３７ｄと枠部３６とを固定した後に、この固定状態を維持できるようにしている。
かくして、小型化された圧電振動片に対応して外形を小さくするとともに、優れた振動特性を得ることができる圧電発振器を提供することができる。 The piezoelectric oscillator 30 according to the present embodiment is configured as described above, and the piezoelectric vibrating piece 32 has a frame portion 36 that surrounds the periphery of the vibrating piece main body 39 in a frame shape. 3 is necessary to fix the piezoelectric vibrating piece in a cantilever manner inside the box-shaped package as in the prior art. Various operations to be performed are unnecessary. That is, it is possible to avoid a short circuit of the electrode portion in the package, and to avoid a precise and difficult operation such as applying a small amount of a conductive adhesive or correctly aligning the posture and orientation of the piezoelectric vibrating piece. In addition, since it is not necessary to perform the joining operation of the piezoelectric vibrating piece on the inner surface of the package, the accommodation space of the piezoelectric vibrating piece does not need to be increased in consideration of workability, which is advantageous for downsizing.
As a result, the package 37 and the piezoelectric vibrating piece 32 can be bonded and fixed accurately even if the package 37 is miniaturized, and each castellation of the package 37 and the conductive patterns 17a, 16a, 14a provided on the frame portion 36 are used. Thus, the IC chip 50 and the piezoelectric vibrating piece 32 can be electrically connected with high accuracy.
Further, the thermal expansion coefficients of the plurality of substrates 37a to 37d and the piezoelectric vibrating piece 32 are matched to fix the plurality of substrates 37a to 37d and the frame portion 36, and then this fixed state can be maintained.
Thus, it is possible to provide a piezoelectric oscillator capable of reducing the outer shape corresponding to the miniaturized piezoelectric vibrating piece and obtaining excellent vibration characteristics.

また、圧電振動片３２は内部空間Ｓ３内で接続されていないため、振動片本体３９と枠部３６の境界よりには、特段何も配置されておらず、そこに、ＩＣチップ５０、及びＩＣチップ５０と圧電振動片３２を電気的に接続するための構成を配置している。これにより、圧電振動片３２の自由端３２ａの下方に十分な空間を設け、例えば、圧電発振器３０が落下して、自由端３２ａがパッケージ３７の下方に振れてしまった場合であっても、内部空間Ｓ３の高さを大きくすることなく、自由端３２ａがＩＣチップ５０に接触してしまうことを有効に防止できる。 In addition, since the piezoelectric vibrating piece 32 is not connected in the internal space S3, nothing is arranged beyond the boundary between the vibrating piece main body 39 and the frame portion 36, and the IC chip 50 and the IC chip are provided there. A configuration for electrically connecting the chip 50 and the piezoelectric vibrating piece 32 is disposed. As a result, a sufficient space is provided below the free end 32a of the piezoelectric vibrating piece 32. For example, even when the piezoelectric oscillator 30 falls and the free end 32a swings below the package 37, It is possible to effectively prevent the free end 32a from contacting the IC chip 50 without increasing the height of the space S3.

なお、図１に示されるように、第３の基板３７ｃにも、第１および第２の基板３７ａ，３７ｂや圧電振動片３２と同様に、１／４円の凹部でなるキャスタレーション部を設けているが、第３の基板３７ｃについては、キャスタレーション部が設けられなくともよい。
また、パッケージ３７を形成する基板の数は本実施形態に限られず、例えば、圧電振動片３２と第４の基板３７ｄとの間に別の基板を配置して、この基板の厚みにより内部空間Ｓ３の高さを大きくし、振動腕３４，３５が第４の基板３７ｄの内面に当接してしまうことを防止してもよい。 As shown in FIG. 1, the third substrate 37c is also provided with a castellation portion formed of a concave portion of a quarter circle, like the first and second substrates 37a and 37b and the piezoelectric vibrating piece 32. However, the third substrate 37c need not be provided with a castellation portion.
The number of substrates forming the package 37 is not limited to this embodiment. For example, another substrate is disposed between the piezoelectric vibrating piece 32 and the fourth substrate 37d, and the internal space S3 is determined depending on the thickness of the substrate. To prevent the vibrating arms 34 and 35 from coming into contact with the inner surface of the fourth substrate 37d.

図６は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段（メモリ）３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取り付けられる圧電デバイス３０は、圧電デバイス３０単体でなくても、圧電デバイス３０と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。 FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a microphone 308 for receiving the voice of the sender and a speaker 309 for outputting the received content as a voice output are provided, and further, an integrated circuit or the like as a control unit connected to the modulation and demodulation unit of the transmission / reception signal. The CPU (Central Processing Unit) 301 is provided.
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, the CPU 301 includes an information input / output unit 302 including an LCD as an image display unit and operation keys for inputting information, and an information storage unit (memory) 303 including a RAM, a ROM, and the like. Control is to be performed. For this reason, the piezoelectric device 30 is attached to the CPU 301, and its output frequency is used as a clock signal suitable for the control content by a predetermined frequency dividing circuit (not shown) incorporated in the CPU 301. ing. The piezoelectric device 30 attached to the CPU 301 may not be a single piezoelectric device 30 but may be an oscillator that combines the piezoelectric device 30 and a predetermined frequency dividing circuit.

ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。 The CPU 301 is further connected to a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) 305, and the temperature compensated crystal oscillator 305 is connected to the transmitter 307 and the receiver 306. Thus, even if the basic clock from the CPU 301 fluctuates when the environmental temperature changes, it is corrected by the temperature compensated crystal oscillator 305 and supplied to the transmission unit 307 and the reception unit 306.

このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電発振器を利用することで、電子機器の小型化に資するとともに、精度の良い製品を提供することができる。 Thus, by using the piezoelectric oscillator according to the above-described embodiment for an electronic device such as the digital cellular phone device 300 including the control unit, it contributes to downsizing of the electronic device and provides a highly accurate product. Can be provided.

本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.

本発明の圧電発振器の一実施形態を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows one Embodiment of the piezoelectric oscillator of this invention. 本発明の圧電発振器の一実施形態を示す概略平面図。1 is a schematic plan view showing an embodiment of a piezoelectric oscillator of the present invention. 図１のＢ−Ｂ線概略断面図。BB schematic sectional drawing of FIG. 第４の基板３７ｄを取り去って平面側からみた図。The figure which removed the 4th board | substrate 37d and was seen from the plane side. 図２のＣ−Ｃ線切断端面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. 従来の圧電発振器の概略平面図。The schematic plan view of the conventional piezoelectric oscillator. 図７のＡ−Ａ線概略切断断面図。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7.

Explanation of symbols

３０・・・圧電発振器、３２・・・圧電振動片、３６・・・枠部、３７・・・パッケージ、３７ａ・・・第１の基板、３７ｂ・・・第２の基板、３７ｃ・・・第３の基板、３７ｄ・・・第４の基板（リッド）、３９・・・振動片本体、１３，１４・・・励振電極、１３ａ，１４ａ・・・導電パターン 30 ... piezoelectric oscillator, 32 ... piezoelectric vibrating piece, 36 ... frame portion, 37 ... package, 37a ... first substrate, 37b ... second substrate, 37c ... 3rd board | substrate, 37d ... 4th board | substrate (lid), 39 ... Vibration piece main body, 13, 14 ... Excitation electrode, 13a, 14a ... Conductive pattern

Claims

A piezoelectric oscillator comprising a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit,
The plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient,
The piezoelectric vibrating piece includes a vibrating piece main body provided with an excitation electrode, and a frame portion integrally formed with the vibrating piece main body and surrounding the vibrating piece main body in a frame shape,
The frame portion has a conductive pattern formed by routing the excitation electrode, and is sandwiched and joined between the plurality of substrates so that the vibration piece main body is accommodated in the package. ,
The oscillating circuit element is disposed in the same space as the internal space in which the resonator element main body is accommodated.

The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein a substrate disposed below the frame portion among the plurality of substrates is made of glass ceramic.

3. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein a substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates is a crystal.

3. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein a substrate disposed above the frame portion among the plurality of substrates is high-expansion glass. 4.

The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating piece is formed by a photolithography process.

The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the oscillation circuit element is disposed on a boundary side between the vibrating piece main body and the frame portion.

A piezoelectric oscillator comprising a package, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit,
In the package, a substrate that forms the bottom, a substrate that forms an internal space that houses the oscillation circuit element, and a substrate that forms a lid for hermetically sealing the internal space are stacked in this order from the bottom. Formed,
The piezoelectric vibrating piece includes a vibrating piece main body on which an excitation electrode is formed, and a frame portion that is formed integrally with the vibrating piece main body and surrounds the periphery of the vibrating piece main body in a frame shape,
The frame is sandwiched and fixed between the substrate forming the internal space and the substrate forming the lid, so that the resonator element main body and the oscillation circuit element are arranged in the same space. And
The substrate for forming the bottom, the substrate for forming the internal space, the substrate for forming the lid, and the piezoelectric vibrating piece are formed of materials having substantially the same thermal expansion coefficient. .

The piezoelectric oscillator according to claim 7, wherein the oscillation circuit element is disposed on a boundary side between the vibration piece main body and the frame portion.

The board | substrate which forms the said bottom part has a through-hole for discharging | emitting a gas component from the inside, This through-hole is block | closed with the metal sealing material, The characterized by the above-mentioned. Piezoelectric oscillator.

10. The piezoelectric oscillator according to claim 7, wherein the substrate on which the lid is formed is bonded to the frame portion of the piezoelectric vibrating piece by a sealing material containing a filler.

A control clock signal is obtained by a piezoelectric oscillator including a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit. A mobile phone device,
The plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient,
The piezoelectric vibrating piece includes a vibrating piece main body provided with an excitation electrode, and a frame portion integrally formed with the vibrating piece main body and surrounding the vibrating piece main body in a frame shape,
The frame portion has a conductive pattern formed by routing the excitation electrode, and is sandwiched and joined between the plurality of substrates so that the vibration piece main body is accommodated in the package. A cellular phone device characterized by that.

A control clock signal is obtained by a piezoelectric oscillator including a package formed by laminating a plurality of substrates, a piezoelectric vibrating piece fixed to the package, and an oscillation circuit element for constituting an oscillation circuit. Electronic equipment,
The plurality of substrates and the piezoelectric vibrating piece are formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient,
The piezoelectric vibrating piece includes a vibrating piece main body provided with an excitation electrode, and a frame portion integrally formed with the vibrating piece main body and surrounding the vibrating piece main body in a frame shape,
The frame portion has a conductive pattern formed by routing the excitation electrode, and is sandwiched and joined between the plurality of substrates so that the vibration piece main body is accommodated in the package. An electronic device characterized by that.