JP2008252781A

JP2008252781A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2008252781A
Application number: JP2007094534A
Authority: JP
Inventors: Masaru Morimoto; 勝森本
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP5052940B2

Abstract

【課題】圧電発振器の小型化が進んでも測定を容易に行える構造の圧電発振器を提供することを課題とする。
【解決手段】一方の主面に凹部空間を有する容器体と、凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、モニタ用電極端子が形成されているモニタ用電極端子形成部が前記容器体の短辺側の外側側面よりも凹部空間側に窪ませて形成されており、モニタ用電極端子形成部は、容器体の対向する外側側面にそれぞれ１つずつ形成されていることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電発振器に関する。

図５は、従来の圧電発振器を示す分解斜視図である。図５に示すように従来の圧電発振器２００は、凹部空間２０５を有する容器体２０１と圧電振動素子２０２と集積回路素子２０３と蓋体２０４とから主に構成されている。
前記容器体２０１は、セラミック材料等から成る概略直方体からなり、一方の主面に開口する凹部空間２０５が形成され、前記凹部空間内には前記凹部空間内底面より高い位置に搭載部２０６が形成されている。
前記圧電振動素子２０２は、前記搭載部２０６に形成された圧電振動素子搭載パッド上に搭載されている。
前記集積回路素子２０３は、前記容器体２０１の凹部空間内底面に形成された集積回路素子搭載パッド上に搭載されている。
前記蓋体２０４は、前記容器体２０１の凹部空間上に載置し、前記容器体２０１の側壁頂部と固着することにより、凹部空間内を気密封止される。
このような圧電発振器２００において、前記容器体２０１の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子である電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子が形成されている構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、前記容器体２０１の一方の短辺側の側面には、上下に延びる２本のスルーホール２０７が形成され、前記スルーホール２０７内の中央部分にモニタ用電極端子２０８が設けられている。
圧電振動素子２０２の特性を測定する場合は、一対のコンタクトプローブを一方向から並列させてモニタ用電極端子２０８に接触させることによって、圧電振動素子２０１のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値、周波数等の特性を測定する（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００２―１１１４３５号公報（第５−６頁、図２）特開２００４−２１４７９９号公報

しかし、従来の圧電発振器２００では、小型化が進むと、一方の側面に形成する２本のスルーホールの間隔が狭くなってしまい。更に、スルーホール内に形成するモニタ用電極端子２０８の形成面積も小さくなってしまう。これによりスルーホール２０７に接触されるプローブ同士が接触してしまったり、モニタ用電極端子に正しく接触することができないといった課題があった。
また、コンタクト不良を防ぐ為に、何度もコンタクトプローブをスルーホール２０７内のモニタ用電極端子２０８に接触させることによって、スルーホール２０７内のモニタ用電極端子以外の部分にもコンタクトプローブの先端が接触してしまい容器体２０１に割れやカケ等が生じてしまうといった課題があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電発振器の小型化が進んでも測定を容易に行える構造の圧電発振器を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するために成されたものであり、一方の主面に凹部空間を有する容器体と、凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、モニタ用電極端子が形成されているモニタ用電極端子形成部が前記容器体の短辺側の外側側面よりも凹部空間側に窪ませて形成されており、モニタ用電極端子形成部は、容器体の対向する外側側面にそれぞれ１つずつ形成されていることを特徴とするものである。

また、容器体の外側側面と前記モニタ用電極端子形成部との境目に溝部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の圧電発振器によれば、圧電発振器の小型化が進んだ場合でもモニタ用電極端子が形成されているモニタ用端子形成部が容器体の外側側面よりも凹部空間側に窪ませて形成されていることにより、モニタ用電極端子の面積を確保することができ、コンタクトプローブ同士が接触することなく、コンタクトプローブの接触不良を防止することができる。よって、圧電振動素子の特性を正確に測定することが可能となる。

更に、容器体の外側側面とモニタ用端子形成部との境目に溝部が形成されていることにより、モニタ用電極端子形成部に形成されたモニタ用電極端子にコンタクトプローブを接触させた場合に、コンタクトプローブの角が溝部内に収まるようにしておけば、コンタクトプローブの角が容器体には接触することがないため割れやカケ等を防止することができる。
また、溝部が形成されていることにより、モニタ用電極端子形成部に形成されるモニタ用電極端子が外部接続用電極端子と短絡してしまうことを防止することが可能となる。

以下、本発明における圧電発振器の実施形態に関する詳細な説明を、各図を参照して行う。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す概略断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の容器体の一例を示す平面図である。
図４は、本発明の実施形態に係る圧電発振器にコンタクトプローブを接触させた状態を示す平面図である。
また、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。更に図示した寸法を一部誇張して示している。

図１〜図４に示すように、本発明の実施形態に係る圧電発振器１００は、一方の主面に凹部空間１１が形成された容器体と、前記容器体１０の凹部空間１１内に圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０と電気的に接続した発振回路および周波数調整用回路等の電子回路網を内蔵した集積回路素子３０を搭載し、蓋体５０によって圧電振動素子２０及び集積回路素子３０が搭載された凹部空間１１を気密封止した構造となっている。

圧電振動素子２０は、例えば水晶素板が用いられ、前記水晶素板の表裏両主面に励振用電極２１が被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２１を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２１と凹部空間１１内の搭載部１６の開口側表面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１５とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１の搭載部１６に搭載される。また、前記搭載部１６は、前記凹部空間１１の底面よりも高くなるように形成されている。また、前記圧電振動素子搭載パッド１５は、前記容器体１０の内部の配線導体やビアホール導体等及び凹部空間内底面に形成された集積回路素子接続用電極パッド１４を介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。

導電性接着剤４０は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらのうちのいずれかの組み合わせを含むものが用いられている。

集積回路素子３０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、該発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子１３を介して圧電発振器外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。また集積回路素子３０は、容器体１０の凹部空間１１内に形成された後述する集積回路素子搭載パッド１４に搭載されている。

容器体１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層することよって形成されており、前記容器体１０の一方の主面には、中央域に開口する矩形状の凹部空間１１が形成されている。また、凹部空間１１を囲繞する容器体１０の側壁部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１２が形成されている。凹部空間１１内には、前記凹部空間１１の底面より高い位置に形成される搭載部１６と、前記搭載部１６に形成される圧電振動素子搭載パッド１５と、前記凹部空間１１の底面に設けられる集積回路素子搭載パッド１２を備えている。更に、前記容器体１０の他方の主面には外部接続用電極端子１３である電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が形成されている。
また、モニタ用電極端子形成部１７が、前記容器体１０の凹部空間１１側に向って窪ませて形成されている。

また、集積回路素子搭載パッド１４は、集積回路素子３０に形成されている接続パッドが電気的且つ機械的に接続され、前記容器体１０内部に形成されている配線導体やビアホール導体等を介して外部接続用電極端子１３のうちの発振出力端子、発振制御端子、電源電圧端子に電気的に接続される。

前記外部接続用電極端子１３は、電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子により構成されており、これらの外部接続用電極端子１３は、圧電発振器１００をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、半田付け等によって外部電気回路の回路配線と電気的に接続されることとなる。
また、外部接続用電極端子１３のうち、グランド端子と発振出力端子を近接させて配置するようにすれば、発振出力端子より出力される発振信号に雑音が重畳するのを有効に防止することができる。従って、グランド端子と発振出力端子は近接させて配置することが好ましい。

前記モニタ用電極端子形成部１７は、前記容器体１０の短辺側の外側側面に前記容器体１０の一方の主面から他方の主面に至るように、前記凹部空間１１側に向って窪ませて形成されている。
また、前記モニタ用電極端子１８は、前記容器体１０の対向する外側側面に設けられたモニタ用電極端子形成部１７の平面にそれぞれ１つずつ形成されている。つまり、前記容器体１０の短辺側の外側側面若しくは長辺側の外側側面に一対となるようにモニタ用電極端子１８が形成されている。
前記モニタ用電極端子１８は、容器体１０の凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１５を介して、前記圧電振動素子２０と接続されている。

このように本発明の実施形態に係る圧電発振器１００を構成したことにより、容器体１０の外側側面に設けられたモニタ用電極端子形成部１７の平面に前記モニタ用電極端子１８が形成されている。
コンタクトプローブ６０を前記モニタ用電極端子１８に図４のように接触させることによって、圧電振動素子２０のＣＩ（クリスタルインピーダンス）、周波数等の特性を測定する。
前記モニタ用電極端子形成部１７の平面にそれぞれ１つずつ前記モニタ用電極端子１８を形成することによって、前記モニタ用電極端子１８の面積を確保することができ、圧電振動素子２０の特性を正確に測定することが可能となる。
また、前記容器体１０の対向する外側側面にモニタ用電極端子１８をそれぞれ１つずつ、計２箇所に形成しておけば、図４に示すように、コンタクトプローブ６０で容器体１０を挟み込むようにして測定できるので、圧電振動素子２０の特性を正確に測定することが可能となる。

溝部１９は、前記容器体１０の外側側面と前記モニタ用電極端子形成部１７との境目に形成されている。
溝部１９の形状は、円弧状または多角形状であり、前記モニタ用電極端子形成部１７よりも前記容器体１０の凹部空間１１内に向って窪ませるように形成されている。
このように前記溝部１９を形成することにより、前記モニタ用電極端子形成部１７に形成されたモニタ用電極端子１８にコンタクトプローブ６０を接触させた場合に、コンタクトプローブ６０の角が前記容器体１０には接触することがないため、前記容器体１０への割れやカケ等を防止することができる。
また、溝部１９により、前記モニタ用電極端子形成部１７に形成される前記モニタ用電極端子１８が前記外部接続用電極端子１３と短絡してしまうことを防止することが可能となる。

尚、容器体１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に封止用導体パターン１２、外部接続用電極端子１３、集積回路素子搭載パッド１４、圧電振動素子搭載パッド１５等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。

また、容器体１０の側壁部の頂面に形成された封止用導体パターン１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、前記容器体１０の環状に囲繞する形態で被着させることによって１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されており、その封止用導体パターン１２は、後述する蓋体５０を、蓋体５０に形成された封止部材５１を介して、前記容器体１０の側壁部の頂面に接合させるためのものであり、かかる封止用導体パターン１２に、Ｗ若しくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成となしておくことにより、封止用導体パターン１２に対する封止部材５１の濡れ性を良好とし、圧電発振器１００の気密信頼性及び生産性を向上させる。

また蓋体５０は従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、前記蓋体５０の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面の封止用導体パターン１２に対応する箇所に封止部材５１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。また、このような封止部材５１は、封止用導体パターン１２の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。また、封止部材５１が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。

コンタクトプローブ６０は、例えば、導電性ゴムのようなもので形成されており、２０〜３０μｍ程度の太さの金属細線が一定の間隔でゴムの厚さ方向に埋め込まれたもので、ゴムの上面と下面との間は金属細線を介して電気的に接続されるが、隣接する金属細線間には絶縁性のゴムが介在しているため電気的に絶縁されており、ゴムの上下への伝導はするが、横方向には絶縁を維持する異方導電性シートなどを用いる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
尚、前記した実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた水晶振動素子を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材とした圧電振動素子でも構わない。

本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す断面図である。本発明の実施形態を示す圧電発振器の容器体の一例を示す平面図である。本発明の実施形態を示す圧電発振器にコンタクトプローブを接触させた状態を示す平面図である。従来における圧電発振器を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０・・・容器体
１１・・・凹部空間
１２・・・封止用導体パターン
１３・・・外部接続用電極端子
１４・・・集積回路素子搭載パッド
１５・・・圧電振動素子搭載パッド
１６・・・搭載部
１７・・・モニタ用電極端子形成部
１８・・・モニタ用電極端子
１９・・・溝部
２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
２１・・・励振用電極
３０・・・集積回路素子
４０・・・導電性接着剤
５０・・・蓋体
５１・・・封止部材
６０・・・コンタクトプローブ
１００・・・圧電発振器

Claims

一方の主面に凹部空間を有する容器体と、
前記凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、
前記凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、
モニタ用電極端子が形成されているモニタ用電極端子形成部が前記容器体の外側側面よりも凹部空間側に窪ませて形成されており、
前記モニタ用電極端子形成部は、前記容器体の対向する外側側面にそれぞれ１つずつ形成されていることを特徴とする圧電発振器。
前記容器体の外側側面と前記モニタ用電極端子形成部との境目に溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。