JP2007214739A

JP2007214739A - 圧電発振器および電子機器

Info

Publication number: JP2007214739A
Application number: JP2006030591A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Hara; 明稔原
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】圧電振動子を接続するための凹部などの形成による基板の強度の劣化を防止し、耐衝撃特性を向上させた小型の圧電発振器を提供する。
【解決手段】本発明の圧電発振器としての水晶発振器１０は、圧電振動子としての水晶振動子２０が、ベースとなる基板１１上に異方性導電フィルム１４によって接続されており、水晶振動子２０と基板１１との空隙部分の基板１１上に回路部３０が接続されている。基板１１は、ほぼ平板状の絶縁材料からなり、その上面に水晶振動子２０との接続端子１２、回路部３０との接続端子１３などが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動子とその発振回路装置などが搭載された圧電発振器およびそれを用いた電子機器に関する。

近年、携帯機器などの普及によって、圧電発振器の小型化の要求が強くなってきている。例えば、特許文献１に記載された従来の圧電発振器１００は、図７に示すように、上面に凹部１０２が形成された基板１０１、凹部１０２内に接続された回路素子１０３，１０４ａ、１０４ｂおよび圧電振動子の一例としての水晶振動子１１０から構成される。水晶振動子１１０は、例えばセラミックなどで形成された収納容器１１１の凹部１１４内に水晶振動片１１２が導電性接着剤１１３などによって接続されており、開口部が蓋体１１５によって気密的に封止されている。収納容器１１１の外表面のうちの一面には、図示しない導通部で水晶振動片１１２と接続され接続電極１１６ａ，１１６ｂが形成されている。回路素子１０３，１０４ａ、１０４ｂは、水晶振動子１１０の発振回路などの機能を有している。基板１０１の上面には、図示しない導通部で回路素子１０３，１０４ａ、１０４ｂ等と接続された接続端子１０５ａ，１０５ｂが形成されている。この接続端子１０５ａ，１０５ｂと接続電極１１６ａ，１１６ｂとが異方性導電接着剤１０７ａ，１０７ｂによって接続されている。

特開２０００−３４９５５５号公報

しかしながら、前述の背景技術に示した圧電発振器１００では、回路素子１０３，１０４ａ，１０４ｂを接続するため、基板１０１に凹部１０２が形成されている。この凹部１０２が形成されることにより、外周部の壁が肉薄となり、この部分の強度が弱くなる。このため、例えば、落下時などの衝撃により基板が破損するなどの不具合の生じる恐れがあるという課題を有していた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電振動子を接続するための凹部などの形成による基板の強度の劣化を防止し、耐衝撃特性を向上させた小型の圧電発振器を提供することにある。

かかる問題を解決するために、本発明の圧電発振器は、外表面に接続電極が形成された圧電振動子と、前記接続電極と対向するように接続端子が表面に形成された略平板状の基板と、前記圧電振動子と前記基板とが空隙を有して接続されるように、前記接続電極と前記接続端子との間に設けられた異方性導電フィルムと、少なくとも前記圧電振動子を発振させる機能を有し、前記空隙内に一部または全てが収納されるように前記基板の前記表面に接続された回路部とを有することを特徴とする。

本発明の圧電発振器によれば、略平板状の基板上に、圧電振動子が該基板との空隙を有するように異方性導電フィルムによって接続されている。さらに、該基板上には、該空隙内に収納されるように回路部が接続されている。このように、基板に従来例のような凹部などが形成がされないため、肉薄部分などの強度の弱い箇所がなく、例えば、落下時などの衝撃により基板が破損するなどの不具合を防止することが可能な圧電発振器を提供することが可能となる。さらに、回路部が圧電振動子の接続によって形成された空隙に配置されているため、回路部と圧電振動子は、平面的に重なってそれぞれが基板上に接続され、平面形状の小さな、所謂小型の圧電発振器を提供することが可能となる。これらにより、耐衝撃特性を向上させた小型の圧電発振器を提供することが可能となる。

また、前記異方性導電フィルムは、前記圧電振動子の外周に沿って前記回路部を囲むように形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、異方性導電フィルムが回路部の保護体となり、外部からの回路部への損傷を防止することが可能となる。

また、前記異方性導電フィルムは、一つまたは二つ以上設けられていることとしてもよい。

また、前記異方性導電フィルムは、導通方向に２つ以上重ねて設けられており、それぞれの前記異方性導電フィルムの間には、前記接続電極または前記接続端子のいずれかに対応して形成された導電部を有していることが望ましい。

このようにすれば、異方性導電フィルムの接続方向の寸法が小さい（厚さが薄い）場合でも、異方性導電フィルムと異方性導電フィルムとの間に導電部を挟みながら重ねることにより、全体として異方性導電フィルムの厚さを大きく確保することが可能となる。

また、本発明の電子機器は、外表面に接続電極が形成された圧電振動子と、前記接続電極と対向するように接続端子が表面に形成された略平板状の基板と、前記圧電振動子と前記基板とが空隙を有して接続されるように、前記接続電極と前記接続端子との間に設けられた異方性導電フィルムと、少なくとも前記圧電振動子を発振させる機能を有し、前記空隙内に一部または全てが収納されるように前記基板の前記表面に接続された回路部とを有する圧電発振器を搭載していることを特徴とする。

本発明の電子機器は、前述した耐衝撃性の向上した圧電発振器を含んだものであり、外部からの衝撃にも耐え得る良好な性能を持った電子機器を提供できる。

本発明に係る最良の形態について、以下に図面を用いて説明する。
（第一実施形態）

本発明に係る圧電発振器を第一実施形態として図１を用いて説明する。図１は、第一実施形態の圧電発振器の概略を示し、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面の平面図であり、（ｂ）は，正断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電発振器としての水晶発振器１０は、圧電振動子としての水晶振動子２０が、ベースとなる基板１１上に異方性導電フィルム１４（ＡＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）によって接続されており、水晶振動子２０と基板１１との空隙部分の基板１１上に回路部３０が接続されている。

基板１１は、ほぼ平板状の絶縁材料からなり、その上面に水晶振動子２０との接続端子１２、回路部３０との接続端子１３などが形成されている。

水晶振動子２０は、セラミックなどからなるパッケージ２２の凹部内に水晶振動片２１が導電性接着剤（図示せず）などで接続され、凹部の開口部は蓋体２３によって気密的に封止されている。パッケージ２２の裏面には、水晶振動片２１などと接続された接続電極２４が形成されている。水晶振動子２０は、所定の厚さを有する異方性導電フィルム１４によって、基板１１との間に空隙を形成して接続端子１２と電気的導通をとって接続されている。

異方性導電フィルム１４は、基板１１の外周に沿った枠状をなしており、加熱圧着により表裏方向に電気的導通を取ることができる構成となっている。異方性導電フィルム１４は、主に導電材料とバインダーとで構成されている。本実施形態で用いられている異方性導電フィルム１４は、導電材料の一例として、直径が５〜１０μｍ程度のＮｉ繊維に絶縁コーティングを施した導電性の極細ワイヤーとバインダーの一例として熱硬化性のエポキシ系樹脂が用いられている。なお、極細ワイヤーとしてはＣｕ、Ｃなどを用いることも可能であり、バインダーとしては、熱可塑性樹脂、合成ゴムなどを用いることも可能である。異方性導電フィルム１４は、この極細ワイヤーの両端が表裏方向に向くように配列し、熱硬化性のエポキシ系樹脂によって保持されている。異方性導電フィルム１４を、過熱しながら加圧することによりエポキシ系樹脂が軟化し、極細ワイヤーが露出して被導通部に接触することで導通をとることができる。つまり、基板１１の接続端子１２上に異方性導電フィルム１４を載置し、その上に接続電極２４が来るように水晶振動子２０を載置した後、加熱しながら圧力を加えることによって基板１１と水晶振動子２０とが異方性導電フィルム１４を介して接続される。なお、異方性導電フィルム１４は対向する部分のみ導通することが可能なため、対向して形成されている接続電極２４と接続端子１２との間が電気的に導通することとなる。

なお、異方性導電フィルム１４は、図２（ａ）に示すように、２つのブロックの異方性導電フィルム１４ａ，１４ｂに区分された構成でもよい。さらに、図２（ｂ）に示すような４つのブロックに区分された異方性導電フィルム１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆを一例とする複数の異方性導電フィルムに区分された構成でもよい。

回路部３０は、水晶振動片２１を発振させる機能、或いは発振周波数を調整する機能などを含む圧電発振器の制御機能を有しており、一例として、ベース３２上に接続されたＩＣチップ３１がモールド樹脂３３などによってパッケージングされた構成である。回路部３０は、水晶振動子２０と基板１１との間の空隙部分に位置するように基板１１の接続端子１３とはんだ３４などにより接続されている。つまり、回路部３０は、水晶振動子２０と図示上面から見て重なる配置となるように異方性導電フィルム１４の枠形状の内側に接続されていることとなる。

上述の第一実施形態の水晶発振器１０によれば、平板状の基板１１上に、水晶振動子２０が該基板との空隙を有するように異方性導電フィルム１４によって接続されている。この空隙部分の基板１１上には、回路部３０が接続されている。このように、基板１１が平板状であるため、肉薄部分などの強度の弱い箇所がなく、例えば、落下時などの衝撃による基板１１の破損などの不具合を防止することが可能となる。さらに、回路部３０が水晶振動子２０の接続によって形成された空隙部に配置されているため、回路部３０と水晶振動子２０は、平面的に重なってそれぞれが基板１１上に接続され、平面形状の小さな、所謂小型の水晶発振器１０を提供することが可能となる。これらにより、耐衝撃特性を向上させた小型の水晶発振器１０を提供することが可能となる。
（第二実施形態）

本発明に係る圧電発振器を第二実施形態として図３を用いて説明する。図３は、第二実施形態の圧電発振器の概略を示し、（ａ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ断面の平面図であり、（ｂ）は，（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電発振器としての水晶発振器５０は、圧電振動子としての水晶振動子６０がベースとなる基板５１上に異方性導電フィルム５４ａ，５４ｂによって接続されている。さらに、水晶振動子６０と基板５１との空隙部分の基板５１上には、回路部としてのＩＣチップ６５が固着され、ワイヤボンディング５３，５５によって接続端子５６，５７と接続されている。そして、これらの構成部材は、空隙部分、あるいは周囲に樹脂などを充填することにより形成されたモールド部５８によって被覆されている。

基板５１は、ほぼ平板状の絶縁材料からなり、その上面に水晶振動子６０との接続端子５２、ＩＣチップ６５との接続端子５６，５７などが形成されている。

水晶振動子６０は、セラミックなどからなるパッケージ６３の凹部内に水晶振動片６１が導電性接着剤（図示せず）などで接続され、凹部の開口部は蓋体６２によって気密的に封止されている。パッケージ６３の裏面には、水晶振動片６１などと接続された接続電極５９が形成されている。水晶振動子６０は、基板５１上に、ＩＣチップ６５とワイヤボンディング５３，５５を載置することが可能な空隙を設けることができるような厚さを有した異方性導電フィルム５４ａ、５４ｂによって、接続端子５２と電気的導通をとって接続されている。

異方性導電フィルム５４ａ，５４ｂは、ＩＣチップ６５を、図３（ａ）に示す左右方向に挟むように２つの直方体様の形状に設けられている。異方性導電フィルム５４ａ，５４ｂは、加熱圧着により表裏方向に電気的導通を取ることができる構成となっている。なお、異方性導電フィルム５４ａ，５４ｂについての詳細な説明は、前述の第一実施形態と同様であるのでここでは省略する。

なお、第二実施形態では、異方性導電フィルムを２つの異方性導電フィルム５４ａ，５４ｂを用いた例で説明したが、その形状はこれに限らない。例えば、第一実施形態で説明したような枠状、３個以上に分割された形状などであっても接続することが可能である。

上述の第二実施形態の水晶発振器５０によれば、ＩＣチップ６５を基板５１上に搭載し、モールド部５８によって被覆された構成により、前述の第一実施形態に加えて、さらに厚さ方向の寸法を小さくすることが可能となる。
（第三実施形態）

本発明に係る圧電発振器を第三実施形態として図４を用いて説明する。図４は、第三実施形態の圧電発振器の一例を示す概略の正面図である。

図４に示すように、圧電発振器としての水晶発振器７０は、圧電振動子としての水晶振動子７７とベースとなる基板７１と回路部７８と二つの異方性導電フィルム７３，７４と導電部７５ａ，７５ｂとから構成されている。水晶振動子７７は、その外表面に形成された接続電極７６ａ，７６ｂと基板７１上の接続端子７２ａ，７２ｂとの間に電気的に導通を有し接続されている。その接続は、接続電極７６ａ，７６ｂと基板７１上の接続端子７２ａ，７２ｂとの間に設けられた二つの異方性導電フィルム７３，７４と導電部７５ａ，７５ｂとによって行なわれている。二つの異方性導電フィルム７３，７４は、接続方向（図では、上下方向で示す、厚さ方向）に重ねられるように設けられており、異方性導電フィルム７３と異方性導電フィルム７４との間には、導電部７５ａ，７５ｂが挟まれている。ここで、異方性導電フィルム７３，７４の導通が接続方向にのみ可能であるため、導電部７５ａ，７５ｂは、接続電極７６ａ，７６ｂと接続端子７２ａ，７２ｂが対向している部分に掛かるように設けられていればよい。導電部７５ａ，７５ｂには、例えば、金属板、導電性樹脂などの導通性を有する材料が用いられる。さらに、異方性導電フィルム７３，７４および導電部７５ａ，７５ｂよって形成された水晶振動子７７と基板７１との空隙部分には、回路部７８が載置され、はんだなどの接続部７９によって基板７１と接続されている。

上述の第三実施形態の水晶発振器７０によれば、異方性導電フィルム７３，７４と導電部７５ａ，７５ｂとを重ねることによって、水晶振動子７７と基板７１との間の空隙を大きく取って水晶振動子７７と基板７１とを接続することが可能となる。即ち、異方性導電フィルム７３と異方性導電フィルム７４との間に導電部７５ａ，７５ｂを挟みながら重ねることにより、全体として異方性導電フィルムの厚さを大きく確保することが可能となる。換言すれば、異方性導電フィルム７３，７４の接続方向の寸法が小さい（図で示す上下方向の厚さが薄い）場合でも、水晶振動子７７と基板７１との間の空隙を大きく取ることが可能となる。これにより、厚さ寸法の大きな回路部７８であっても水晶振動子７７と基板７１との間の空隙に収納することが可能となり、小型の水晶発振器７０を提供することが可能となる。
（第四実施形態）

本発明に係る圧電発振器を第四実施形態として図５を用いて説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ第四実施形態の圧電発振器の一例を示す概略の正面図である。

図５（ａ）に示すように、圧電発振器としての水晶発振器８０は、圧電振動子としての水晶振動子８５が、その接続電極８４とベースとなる基板８６上の接続端子８３との間に設けられた異方性導電フィルム８８によって接続されている。さらに、異方性導電フィルム８８よって形成された水晶振動子８５と基板８６との空隙部分には、回路部８７が載置され、はんだなどの接続部８９によって基板８６と接続されている。さらに、回路部８７の上面と水晶振動子８５との間にはスペーサ部８２が挿入され、それぞれに固着されている。このスペーサ部８２は、合成ゴム、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの弾性材料が望ましいが、金属などを用いることも可能である。

図５（ｂ）は、水晶発振器９０のスペーサ部８２が、基板８６上面と水晶振動子８５との間に設けられた例を示している。この例においても、スペーサ部８２は、合成ゴム、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などの弾性材料が望ましいが、金属などを用いることも可能である。

上述の第四実施形態の水晶発振器８０，９０によれば、水晶振動子８５の一方の接続を異方性導電フィルム８８によって行ない、他方がスペーサ部８２によって行なわれているため、水晶振動子８５の保持を確実に行うことが可能となる。このため、水晶振動子８５の発振特性を安定させることが可能となり、高信頼性を有する水晶発振器８０，９０を提供することが可能となる。

上述の第一実施形態から第四実施形態では、圧電振動片の一例として水晶を用いた水晶振動片により説明したが、これに限らず、圧電振動片としては圧電効果を有する材料を用いたものでもよい。例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃：略称ＰＺＴ（登録商標））、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）などを用いることも可能である。
（第五実施形態）

次に本発明の電子機器の実施形態について説明する。図６は、電子機器の構成を示す構成図である。電子機器１０００には、上述した圧電発振器としての水晶発振器５００を備えている。この実施形態に係る電子機器としては、例えば、携帯電話やナビゲーションシステムなどが挙げられ、それぞれ基準信号などとして用いられている。

このように、この実施形態の電子機器は、前述した第一実施形態から第四実施形態で説明した圧電発振器としての水晶発振器を含んだものである。このような構成からなる電子機器は、耐衝撃性が向上した圧電発振器を備えており、外部からの衝撃にも耐え得る良好な性能を持った電子機器を提供できる。

第一実施形態の圧電発振器の概略を示し、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面の平面図であり、（ｂ）は、正断面図。異方性導電フィルムの構成を示し、（ａ）は、２つのブロックの異方性導電フィルムの例を示す平面の断面図であり、（ｂ）は、４つのブロックに区分された異方性導電フィルムを示す平面の断面図。第二実施形態の圧電発振器の概略を示し、（ａ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ断面の平面図であり、（ｂ）は，（ａ）のＢ−Ｂ断面図。第三実施形態の水晶発振器の概略を示す正面図。第四実施形態の水晶発振器の概略を示し、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ一例を示す正面図。電子機器の構成を示す構成図。従来の水晶発振器の概略を示す正断面図。

符号の説明

１０，５０，７０，８０，９０，５００…圧電発振器としての水晶発振器、１１…基板、１２，１３…接続端子、１４…異方性導電フィルム、２０…圧電振動子としての水晶振動子、２１…水晶振動片、２２…パッケージ、２３…蓋体、２４…接続電極、３０…回路部、３１…ＩＣチップ、３２…ベース、３３…モールド樹脂、３４…はんだ、１０００…電子機器。

Claims

外表面に接続電極が形成された圧電振動子と、
前記接続電極と対向するように接続端子が表面に形成された略平板状の基板と、
前記圧電振動子と前記基板とが空隙を有して接続されるように、前記接続電極と前記接続端子との間に設けられた異方性導電フィルムと、
少なくとも前記圧電振動子を発振させる機能を有し、前記空隙内に一部または全てが収納され、前記基板の前記表面に接続された回路部とを有することを特徴とする圧電発振器。
請求項１に記載の圧電発振器において、
前記異方性導電フィルムは、前記圧電振動子の外周に沿って前記回路部を囲むように形成されていることを特徴とする圧電発振器。
請求項１または請求項２に記載の圧電発振器において、
前記異方性導電フィルムは、一つまたは二つ以上設けられていることを特徴とする圧電発振器。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電発振器において、
前記異方性導電フィルムは、導通方向に２つ以上重ねて設けられており、それぞれの前記異方性導電フィルムの間には、前記接続電極または前記接続端子のいずれかに対応して形成された導電部を有していることを特徴とする圧電発振器。
外表面に接続電極が形成された圧電振動子と、
前記接続電極と対向するように接続端子が表面に形成された略平板状の基板と、
前記圧電振動子と前記基板とが空隙を有して接続されるように、前記接続電極と前記接続端子との間に設けられた異方性導電フィルムと、
少なくとも前記圧電振動子を発振させる機能を有し、前記空隙内に一部または全てが収納されるように前記基板の前記表面に接続された回路部とを有する圧電発振器を搭載していることを特徴とする電子機器。