JP2010011267A - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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piezoelectric oscillator
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piezoelectric
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Toshio Nakazawa
利夫 中澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric oscillator which has good hysteresis characteristics and does not vary in oscillation frequency. <P>SOLUTION: The piezoelectric oscillator includes: a container body comprising a substrate portion, a seal ring provided on one principal plane of the substrate portion, and a frame portion provided on the other principal plane of the substrate portion: a piezoelectric vibration element mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the principal plane of the substrate portion exposed in a first recessed portion space formed of the substrate portion and seal ring; an integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on the principal plane of the substrate portion exposed in a second recessed portion space formed of the substrate portion and frame portion; and a lid body airtightly sealing the first recessed portion space, the seal ring having a thickness of 0.125T to 0.21T, where T represents the thickness of the container body. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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ものである。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator used in an electronic device or the like.

図5は、従来の圧電発振器を示す断面図である。
図5に示すように、従来の圧電発振器200は、その例として容器体201、圧電振動素子207、集積回路素子209、蓋体208とから主に構成されている。
容器体201は、基板部201aとシールリング201bと枠部201cで構成されている。
この容器体201は、前記基板部201aの一方の主面に前記シールリング201bが設けられて第1の凹部空間202が形成され、前記基板部201aの他方主面に前記枠部201cが設けられて第2の凹部空間204が形成される。
第1の凹部空間202内に露出する基板部201aの一方の主面には、一対の圧電振動素子搭載パッド203が設けられている。
また、第2の凹部空間204内に露出する基板部201aの他方の主面には、集積回路素子搭載パッド205が設けられている。
この圧電振動素子搭載パッド203上には、導電性接着剤206を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した圧電振動素子207が搭載されている。この圧電振動素子207を囲繞する容器体201のシールリング201bの頂面には金属製の蓋体208を被せられ、接合されている。これにより第1の凹部空間202が気密封止されている。
また、集積回路素子搭載パッド205上には、半田等の導電性接合材を介して接続される集積回路素子209が搭載されている。
集積回路素子209は、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、3次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、3次関数発生回路には、温度センサが接続されている。この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号(電圧値)が3次関数発生回路に出力される構成となっている。このような圧電発振器200が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional piezoelectric oscillator.
As shown in FIG. 5, the conventional piezoelectric oscillator 200 mainly includes a container body 201, a piezoelectric vibration element 207, an integrated circuit element 209, and a lid body 208 as an example.
The container body 201 includes a substrate part 201a, a seal ring 201b, and a frame part 201c.
In the container body 201, the first ring space 202 is formed by providing the seal ring 201b on one main surface of the substrate portion 201a, and the frame portion 201c is provided on the other main surface of the substrate portion 201a. Thus, the second recessed space 204 is formed.
A pair of piezoelectric vibration element mounting pads 203 are provided on one main surface of the substrate portion 201 a exposed in the first recess space 202.
An integrated circuit element mounting pad 205 is provided on the other main surface of the substrate portion 201 a exposed in the second recess space 204.
On the piezoelectric vibration element mounting pad 203, a piezoelectric vibration element 207 having a pair of excitation electrodes electrically connected via a conductive adhesive 206 on the front and back main surfaces is mounted. The top surface of the seal ring 201b of the container body 201 surrounding the piezoelectric vibration element 207 is covered with a metal lid 208 and joined. Thereby, the first recess space 202 is hermetically sealed.
On the integrated circuit element mounting pad 205, an integrated circuit element 209 connected via a conductive bonding material such as solder is mounted.
The integrated circuit element 209 applies a control voltage in accordance with the ambient temperature to the variable capacitance element to compensate for fluctuations in the oscillation frequency of the oscillation circuit due to temperature changes, so that the temperature compensation circuit unit includes a cubic function generation circuit and a storage element unit. And a temperature sensor is connected to the cubic function generating circuit. This temperature sensor is configured to output a temperature data signal (voltage value) generated based on the detected temperature and a voltage value applied to the temperature sensor to a cubic function generation circuit. Such a piezoelectric oscillator 200 is known (see, for example, Patent Document 1).

特許3406845号公報Japanese Patent No. 3406845

しかしながら、従来の圧電発振器200においては、熱を印加しても、シールリングから熱が発散し、容器体201の熱伝導が悪くなることがある。
また、前記容器体201の第1の凹部空間202の容量が大きいため、集積回路素子209に内蔵されている温度センサが感知する温度と、実際の圧電振動素子207の周囲の温度が異なることがある。これらにより、従来の圧電発振器200は、ヒステリシス特性が悪くなるといった課題があった。
また、圧電振動素子207が前記容器体201の第1の凹部空間202内に露出する基板部201aの主面や蓋体208に接触しない程度の空間が必要である。しかし、この第1の凹部空間202を小さくするように、前記容器体201のシールリング201bの厚みを薄くすると、前記圧電振動素子207が前記容器体201の前記第1の凹部空間202内に露出する前記基板部201aの主面や蓋体208に接触することで圧電発振器200の発振周波数が変動してしまうといった課題もあった。
However, in the conventional piezoelectric oscillator 200, even when heat is applied, heat is radiated from the seal ring, and the heat conduction of the container body 201 may be deteriorated.
Further, since the capacity of the first recess space 202 of the container body 201 is large, the temperature sensed by the temperature sensor built in the integrated circuit element 209 and the temperature around the actual piezoelectric vibration element 207 may be different. is there. For these reasons, the conventional piezoelectric oscillator 200 has a problem that the hysteresis characteristic is deteriorated.
In addition, a space is required such that the piezoelectric vibration element 207 does not come into contact with the main surface of the substrate portion 201 a and the lid 208 exposed in the first recess space 202 of the container body 201. However, when the thickness of the seal ring 201b of the container body 201 is reduced so as to reduce the first recessed space 202, the piezoelectric vibration element 207 is exposed in the first recessed space 202 of the container body 201. There is also a problem that the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator 200 fluctuates due to contact with the main surface of the substrate portion 201a and the lid 208.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒステリシス特性が良く、発振周波数が変動しない圧電発振器を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that has good hysteresis characteristics and does not vary in oscillation frequency.

本発明の圧電発振器は、基板部と、この基板部の一方の主面に設けられるシールリングと、基板部の他方の主面に設けられる枠部とからなる容器体と、基板部とシールリングとで形成される第1の凹部空間内に露出した基板部の主面に設けられた圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、基板部と枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した基板部の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、第1の凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、容器体の厚みをTとしたとき、シールリングの厚みが0.125T〜0.21Tであることを特徴とするものである。   A piezoelectric oscillator according to the present invention includes a container body including a substrate portion, a seal ring provided on one main surface of the substrate portion, and a frame portion provided on the other main surface of the substrate portion, and the substrate portion and the seal ring. And a piezoelectric vibration element mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the main surface of the substrate portion exposed in the first recess space formed by the second recess portion, and a second portion formed by the substrate portion and the frame portion. An integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on the main surface of the substrate portion exposed in the recessed space of the substrate, and a lid for hermetically sealing the first recessed space, When the thickness is T, the thickness of the seal ring is 0.125T to 0.21T.

本発明の圧電発振器によれば、容器体の厚みをTとしたとき、シールリングの厚みが0.125T〜0.21Tであることによって、熱を印加しても、シールリングからの熱が発散を抑え、容器体の熱伝導が良くなる。また、容器体の第1の凹部空間の容量も従来より小さくなるため、集積回路素子に内蔵されている温度センサが感知する温度と、実際の圧電振動素子の周囲の温度が同じ値に近づくことになる。よって、圧電発振器のヒステリシス特性が良くすることが可能となる。
また、シールリングの厚みが0.125T〜0.21Tであることによって、圧電振動素子が、容器体の第1の凹部空間内に露出する基板部の主面や蓋体に接触することがなくなり、圧電発振器の発振周波数が変動することを防止することが可能となる。
According to the piezoelectric oscillator of the present invention, when the thickness of the container body is T, the thickness of the seal ring is 0.125T to 0.21T. And the heat conduction of the container body is improved. Further, since the capacity of the first recess space of the container body is also smaller than before, the temperature sensed by the temperature sensor built in the integrated circuit element and the temperature around the actual piezoelectric vibration element approach the same value. become. Therefore, the hysteresis characteristic of the piezoelectric oscillator can be improved.
In addition, since the thickness of the seal ring is 0.125T to 0.21T, the piezoelectric vibration element does not come into contact with the main surface of the substrate portion or the lid exposed in the first recessed space of the container body. It is possible to prevent the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator from fluctuating.

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る圧電発振器を示す分解斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。また、図示した寸法も一部誇張して示している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A case where quartz is used for the piezoelectric vibration element will be described.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In addition, the illustrated dimensions are partially exaggerated.

図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る圧電発振器100は、容器体10と圧電振動素子20と蓋体30と集積回路素子50で主に構成されている。この圧電発振器100は、前記容器体10に形成されている第1の凹部空間11内に圧電振動素子20が搭載され、第2の凹部空間14内には、集積回路素子50が搭載されている。その第1の凹部空間11が蓋体30により気密封止された構造となっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric oscillator 100 according to the embodiment of the present invention mainly includes a container body 10, a piezoelectric vibration element 20, a lid body 30, and an integrated circuit element 50. In the piezoelectric oscillator 100, the piezoelectric vibration element 20 is mounted in the first recess space 11 formed in the container body 10, and the integrated circuit element 50 is mounted in the second recess space 14. . The first recessed space 11 is hermetically sealed by the lid 30.

圧電振動素子20は、図1及び図2に示すように、水晶素板21に励振用電極22を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22を介して水晶素板21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21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。
励振用電極22は、前記水晶素板21の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
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22から延出する引き出し電極と第1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13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第1の凹部空間11に搭載される。このときの引き出し電極が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子20の先端部23とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric vibration element 20 is formed by adhering and forming an excitation electrode 22 on a crystal base plate 21, and an alternating voltage from the outside passes through the excitation electrode 22 to form a crystal base plate. When applied to 21, excitation occurs in a predetermined vibration mode and frequency.
The quartz base plate 21 is a substantially flat plate shape that is cut from an artificial crystalline lens at a predetermined cut angle and is subjected to outer shape processing, and has a planar shape of, for example, a quadrangle.
The excitation electrode 22 is formed by depositing and forming metal in a predetermined pattern on both the front and back main surfaces of the quartz base plate 21.
Such a piezoelectric vibration element 20 includes a lead electrode extending from the excitation electrode 22 attached to both main surfaces of the piezoelectric vibration element 20 and a piezoelectric vibration element mounting pad 13 formed on the inner bottom surface of the first recess space 11. Are electrically and mechanically connected through the conductive adhesive 40 to be mounted in the first recessed space 11. At this time, an end side which is a free end opposite to the side on which the extraction electrode is provided is defined as a tip portion 23 of the piezoelectric vibration element 20.

集積回路素子50は、図1及び図2に示すように、回路形成面に前記圧電振動素子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、この発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子19を介して圧電発振器100の外へ出力され、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50には、可変容量素子に周囲温度に応じた制御電圧を印加して温度変化による発振回路の発振周波数の変動を補償するため、3次関数発生回路及び記憶素子部により温度補償回路部が設けられており、3次関数発生回路には、温度センサが接続されている。
この温度センサは、検出した温度と、温度センサに印加させる電圧値とに基づいて生成される温度データ信号(電圧値)が3次関数発生回路に出力される構成となっている。
集積回路素子50は、容器体10の第2の凹部空間14内に露出した基板部10aに形成された集積回路素子搭載パッド15に半田等の導電性接合材を介して搭載されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the integrated circuit element 50 is provided with an oscillation circuit or the like for generating an oscillation output from the piezoelectric vibration element 20 on the circuit formation surface, and an output signal generated by the oscillation circuit. Is output to the outside of the piezoelectric oscillator 100 through the external connection electrode terminal 19, and is used as a reference signal such as a clock signal, for example.
In addition, the integrated circuit element 50 is applied with a control voltage according to the ambient temperature to the variable capacitance element to compensate for fluctuations in the oscillation frequency of the oscillation circuit due to temperature changes, by means of a cubic function generating circuit and a storage element unit. A compensation circuit unit is provided, and a temperature sensor is connected to the cubic function generation circuit.
This temperature sensor is configured to output a temperature data signal (voltage value) generated based on the detected temperature and a voltage value applied to the temperature sensor to a cubic function generation circuit.
The integrated circuit element 50 is mounted on the integrated circuit element mounting pad 15 formed on the substrate portion 10a exposed in the second recessed space 14 of the container body 10 via a conductive bonding material such as solder.

図1及び図2に示すように、容器体10は、基板部10aと、シールリング10b、枠部10cとで主に構成されている。
この容器体10は、基板部10aの一方の主面にシールリング10bが設けられて、第1の凹部空間11が形成されている。また、容器体10の他方の主面に枠部10cが設けられて、第2の凹部空間14が形成されている。
尚、この容器体10を構成する基板部10a及び枠部10c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を複数積層することよって形成されている。
シールリング10bは、42アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。
また、シールリング10bは、基板部10aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜12上にロウ付けなどにより接続される。
第1の凹部空間11内で露出した基板部10aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド13a、13bが設けられている。
また、図1及び図2に示すように容器体10は、基板部10aの他方の主面と枠部10cによって第2の凹部空間14が形成されている。
第2の凹部空間14内で露出した基板部10aの他方の主面には、集積回路素子搭載パッド15が設けられている。
As shown in FIG.1 and FIG.2, the container body 10 is mainly comprised by the board | substrate part 10a, the seal ring 10b, and the frame part 10c.
The container body 10 is provided with a seal ring 10b on one main surface of the substrate portion 10a to form a first recessed space 11. In addition, a frame portion 10 c is provided on the other main surface of the container body 10 to form a second recessed space 14.
In addition, the board | substrate part 10a and the frame part 10c which comprise this container body 10 are formed by laminating | stacking multiple ceramic materials, such as an alumina ceramic and a glass-ceramic, for example.
The seal ring 10b is made of a metal such as 42 alloy or Kovar, and has a frame shape with a punched center.
The seal ring 10b is connected to the sealing conductor film 12 provided so as to surround the outer periphery of one main surface of the substrate portion 10a by brazing or the like.
Two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads 13 a and 13 b are provided on one main surface of the substrate portion 10 a exposed in the first recess space 11.
Moreover, as shown in FIG.1 and FIG.2, the container body 10 has the 2nd recessed space 14 formed of the other main surface of the board | substrate part 10a, and the frame part 10c.
An integrated circuit element mounting pad 15 is provided on the other main surface of the substrate portion 10 a exposed in the second recess space 14.

前記容器体10の枠部10cの圧電振動素子搭載パッド13が設けられている面とは反対側の主面の4隅には、外部接続用電極端子19が設けられている。
集積回路素子搭載パッド15と外部接続用電極端子19は、前記容器体10の第2の凹部空間14内の基板部10aに形成された部分を有する配線パターン(図示せず)と枠部10cの内部に形成されたビア導体(図示せず)により接続されている。
External connection electrode terminals 19 are provided at the four corners of the main surface opposite to the surface on which the piezoelectric vibration element mounting pad 13 of the frame 10c of the container body 10 is provided.
The integrated circuit element mounting pad 15 and the external connection electrode terminal 19 include a wiring pattern (not shown) having a portion formed in the substrate portion 10a in the second recessed space 14 of the container body 10 and the frame portion 10c. They are connected by via conductors (not shown) formed inside.

2個一対の圧電振動素子測定用パッド16a、16bは、容器体10の第2の凹部空間14内の露出した基板部10aに設けられており、基板部10aのほぼ中心に設けられている。
前記圧電振動素子測定用パッド16a、16bは、容器体10の第1の凹部空間11に搭載されている圧電振動素子20の発振周波数やクリスタルインピーダンス等の特性を測定するために用いられる。
The two pairs of piezoelectric vibration element measurement pads 16a and 16b are provided on the exposed substrate portion 10a in the second recessed space 14 of the container body 10, and are provided substantially at the center of the substrate portion 10a.
The piezoelectric vibration element measuring pads 16a and 16b are used for measuring characteristics such as an oscillation frequency and crystal impedance of the piezoelectric vibration element 20 mounted in the first recessed space 11 of the container body 10.

蓋体30は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)などからなる。このような蓋体30は、第1の凹部空間11を、窒素ガスや真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋体30は、所定雰囲気で、容器体10のシールリング10b上に載置され、シールリング10bの表面の金属と蓋体30の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、シールリング10bに接合される。   The lid 30 is made of, for example, an Fe—Ni alloy (42 alloy), an Fe—Ni—Co alloy (Kovar), or the like. Such a lid 30 hermetically seals the first recessed space 11 with nitrogen gas or vacuum. Specifically, the lid 30 is placed on the seal ring 10b of the container body 10 in a predetermined atmosphere so that the metal on the surface of the seal ring 10b and a part of the metal of the lid 30 are welded. The seam welding is performed by applying a predetermined current to join the seal ring 10b.


前記導電性接着剤40は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末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)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。

The conductive adhesive 40 contains conductive powder as a conductive filler in a binder such as a silicone resin. As the conductive powder, aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W ), Platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), nickel iron (NiFe), or a combination thereof is used. .

尚、前記容器体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、封止用導体膜12、圧電振動素子搭載パッド13、外部接続用電極端子14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。   When the container body 10 is made of alumina ceramic, a sealing conductor film 12, a piezoelectric vibration element is formed on the surface of a ceramic green sheet obtained by adding and mixing a suitable organic solvent to a predetermined ceramic material powder. Conventionally known screens include a conductive paste that becomes the mounting pad 13, the electrode terminal for external connection 14 and the like, and a conductive paste that becomes a via conductor in a through hole that has been punched in advance in the ceramic green sheet. It is manufactured by applying by printing, laminating a plurality of these and press-molding them, followed by firing at a high temperature.

図2に示すように、容器体10の厚みTは、容器体10を構成する基板部10aとシールリング10bと枠部10cを合わせた高さ方向の長さのことである。
また、前記容器体10の厚みをTとした場合の前記容器体10のシールリング10bの厚みSが、0.125T〜0.21Tとなっている。
前記シールリング10bの厚みSが0.21Tより大きい場合は、シールリングからの熱発散のため、前記容器体10の熱伝導が悪くなり、また、容器体10の第1の凹部空間11の容量も大きくなるため、前記集積回路素子50に内蔵されている温度センサが感知する温度と、前記圧電振動素子20の周囲の温度が異なることになる。これらにより、圧電発振器のヒステリシス特性が悪くなってしまう。
前記シールリング10bの厚みSが0.125T未満の場合は、容器体10の第1の凹部空間11内の間隔が狭くなり、圧電振動素子20の先端部23が前記容器体10の第1の凹部空間11内の露出した主面や蓋体30に接触してしまうことで、圧電発振器100の発振周波数が変動してしまう。
つまり、容器体10のシールリング10bの厚みSが、0.125T〜0.21Tとすることで、圧電振動素子20の先端部23が前記容器体10の第1の凹部空間11内の露出した主面や蓋体30に接触しない程度に容器体10の第1の凹部空間の容量を小さくでき、容器体の熱伝導を良くすることができるので、ヒステリシス特性が良く、圧電発振器100の発振周波数の変動を防止することが可能となる。
As shown in FIG. 2, the thickness T of the container body 10 is the length in the height direction of the substrate portion 10 a, the seal ring 10 b, and the frame portion 10 c constituting the container body 10.
Further, when the thickness of the container body 10 is T, the thickness S of the seal ring 10b of the container body 10 is 0.125T to 0.21T.
If the thickness S of the seal ring 10b is larger than 0.21T, the heat conduction of the container body 10 is deteriorated due to heat dissipation from the seal ring, and the capacity of the first recessed space 11 of the container body 10 is reduced. Therefore, the temperature sensed by the temperature sensor built in the integrated circuit element 50 is different from the temperature around the piezoelectric vibration element 20. As a result, the hysteresis characteristics of the piezoelectric oscillator are deteriorated.
When the thickness S of the seal ring 10b is less than 0.125T, the interval in the first recess space 11 of the container body 10 is narrowed, and the tip portion 23 of the piezoelectric vibration element 20 is the first portion of the container body 10. The oscillation frequency of the piezoelectric oscillator 100 fluctuates due to contact with the exposed main surface or the lid 30 in the recessed space 11.
That is, when the thickness S of the seal ring 10b of the container body 10 is set to 0.125T to 0.21T, the distal end portion 23 of the piezoelectric vibration element 20 is exposed in the first recessed space 11 of the container body 10. Since the capacity of the first recess space of the container body 10 can be reduced to the extent that it does not contact the main surface or the lid body 30 and the heat conduction of the container body can be improved, the hysteresis characteristic is good and the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator 100 is improved. It is possible to prevent fluctuations in the range.

(実施例)
本発明の圧電発振器と従来の圧電発振器について実施例を以下に示す。
図3は、本発明の圧電発振器と従来の圧電発振器のヒステリシス値を示す確率分布図である。図4は、本発明の圧電発振器のヒステリシス特性を示す図である。図6は、従来の圧電発振器のヒステリシス特性を示す図である。
実施例として、図1及び図2に示す本発明の圧電発振器100の構造に従って、圧電発振器100の容器体10の厚みTを0.7mm、シールリング10bの厚みSを、0.125mmとした。つまり、圧電発振器100の容器体10の厚みをTとした場合に、シールリング10bの厚みSが、0.178Tとなっている。
(Example)
Examples of the piezoelectric oscillator of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator are shown below.
FIG. 3 is a probability distribution diagram showing hysteresis values of the piezoelectric oscillator of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator. FIG. 4 is a diagram showing hysteresis characteristics of the piezoelectric oscillator of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing hysteresis characteristics of a conventional piezoelectric oscillator.
As an example, according to the structure of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the thickness T of the container body 10 of the piezoelectric oscillator 100 was 0.7 mm, and the thickness S of the seal ring 10b was 0.125 mm. That is, when the thickness of the container 10 of the piezoelectric oscillator 100 is T, the thickness S of the seal ring 10b is 0.178T.

また、比較例として、図5に示す従来の圧電発振器200の構造に従って、圧電発振器200の容器体201の厚みTを0.7mm、シールリング201bの厚みSを、0.155mmとした。つまり、容器体201の厚みをTとした場合に、シールリング201bの厚みSが、0.221Tとなっている。   As a comparative example, according to the structure of the conventional piezoelectric oscillator 200 shown in FIG. 5, the thickness T of the container body 201 of the piezoelectric oscillator 200 was 0.7 mm, and the thickness S of the seal ring 201b was 0.155 mm. That is, when the thickness of the container body 201 is T, the thickness S of the seal ring 201b is 0.221T.

尚、今回作製した本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200の基準発振周波数は、19.2MHzとした。   The reference oscillation frequency of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator 200 manufactured this time was 19.2 MHz.

まず、本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200をセラミックヒータ上に置き、赤外線サーモヒータにて測定をした。
この結果として、従来の圧電発振器200は約109℃を示し、本発明の圧電発振器100は、約112℃を示した。よって、本発明の圧電発振器100は、約3℃ほど熱伝導が良いことが確認できた。
First, the piezoelectric oscillator 100 of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator 200 were placed on a ceramic heater and measured with an infrared thermo heater.
As a result, the conventional piezoelectric oscillator 200 showed about 109 ° C., and the piezoelectric oscillator 100 of the present invention showed about 112 ° C. Therefore, it was confirmed that the piezoelectric oscillator 100 of the present invention has good heat conduction by about 3 ° C.

次に、本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200の発振周波数を測定した。
測定方法は、まず、本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200の−25℃から85℃までの間隔において、1℃ステップで発振周波数fsを測定し、次に85℃から−25℃まで間隔において、1℃ステップで発振周波数fsを測定する。測定した発振周波数fsと圧電発振器の基準発振周波数fを計算式(1)に代入し、周波数偏差(df/f)を算出した。
df/f=(fs−f)/f・・・(1)
その後、−25℃から上昇させた時の25℃の周波数偏差と、高温である85℃から下降させた時の25℃の周波数偏差(df/f)を算出し、それぞれの周波数偏差の差をヒステリシス値として算出した。
次に、本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200を30個ずつ作製し、25℃のヒステリシス値を算出した。
Next, the oscillation frequencies of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator 200 were measured.
In the measurement method, first, the oscillation frequency fs is measured in steps of 1 ° C. in the interval from −25 ° C. to 85 ° C. of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator 200, and then from 85 ° C. to −25 ° C. In the interval, the oscillation frequency fs is measured in 1 ° C. steps. The measured oscillation frequency fs and the reference oscillation frequency f 0 of the piezoelectric oscillator were substituted into the calculation formula (1), and the frequency deviation (df / f) was calculated.
df / f = (fs−f 0 ) / f 0 (1)
Thereafter, a frequency deviation of 25 ° C. when the temperature is raised from −25 ° C. and a frequency deviation (df / f) of 25 ° C. when the temperature is lowered from 85 ° C., which is a high temperature, are calculated, and the difference between the frequency deviations is calculated. It was calculated as a hysteresis value.
Next, 30 piezoelectric oscillators 100 of the present invention and 30 conventional piezoelectric oscillators 200 were produced, and a hysteresis value of 25 ° C. was calculated.

この結果として、図4に示すように、本発明の圧電発振器100では、ヒステリシス値は、−0.1ppmであった。
また、図6に示すように、従来の圧電発振器200では、ヒステリシス値は、−0.8ppmであった。
また、図3に示すように、本発明の圧電発振器100と従来の圧電発振器200のヒステリシス値の確率分布図をみても本発明の圧電発振器100のヒステリシス値が良くなっていることがわかる。
つまり、本発明の圧電発振器100の前記容器体10のシールリング10bの厚みSが、0.21Tより小さくなると、ヒステリシス特性が良くなることがわかる。よって、本発明の圧電発振器100では、容器体10のシールリング10bの厚みSが、0.125T〜0.21Tとすることで、ヒステリシス特性が良く、発振周波数の変動を防止することが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 4, in the piezoelectric oscillator 100 of the present invention, the hysteresis value was −0.1 ppm.
Moreover, as shown in FIG. 6, in the conventional piezoelectric oscillator 200, the hysteresis value was -0.8 ppm.
Further, as shown in FIG. 3, it can be seen that the hysteresis value of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention is improved even when the probability distribution diagram of the hysteresis value of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention and the conventional piezoelectric oscillator 200 is seen.
That is, it can be seen that when the thickness S of the seal ring 10b of the container body 10 of the piezoelectric oscillator 100 of the present invention is smaller than 0.21T, the hysteresis characteristics are improved. Therefore, in the piezoelectric oscillator 100 of the present invention, when the thickness S of the seal ring 10b of the container body 10 is 0.125T to 0.21T, the hysteresis characteristic is good and the fluctuation of the oscillation frequency can be prevented. Become.

尚、本発明は前記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。
例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子20を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、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て用いた圧電振動素子でも構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where quartz is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibration element 20 has been described. However, as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibration element used may be used.

本発明の実施形態に係る圧電発振器を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric oscillator according to an embodiment of the present invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の実施形態に係る圧電発振器と従来に係る圧電発振器のヒステリシス値を示す確率分布図である。It is a probability distribution diagram which shows the hysteresis value of the piezoelectric oscillator which concerns on embodiment of this invention, and the conventional piezoelectric oscillator. 本発明の実施形態に係る圧電発振器のヒステリシス特性を示す図である。It is a figure which shows the hysteresis characteristic of the piezoelectric oscillator which concerns on embodiment of this invention. 従来の圧電発振器の断面図である。It is sectional drawing of the conventional piezoelectric oscillator. 従来の圧電発振器のヒステリシス特性を示す図である。It is a figure which shows the hysteresis characteristic of the conventional piezoelectric oscillator.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・容器体
10a、・・・基板部
10b・・・シールリング
10c・・・枠部
11・・・第1の凹部空間
12・・・封止用導体膜
13a、13b・・・圧電振動素子搭載パッド
14・・・第2の凹部空間
15・・・集積回路素子搭載パッド
16a、16b・・・圧電振動素子測定用パッド
19・・・外部接続用電極端子
20・・・圧電振動素子
21・・・水晶素板
22・・・励振用電極
30・・・蓋体
31・・・封止部材
40・・・導電性接着剤
50・・・集積回路素子
100・・・圧電発振器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Container body 10a, ... Board | substrate part 10b ... Seal ring 10c ... Frame part 11 ... 1st recessed space 12 ... Conductive film 13a for sealing, 13b ... Piezoelectric Vibration element mounting pad 14... Second recess space 15. Integrated circuit element mounting pad 16 a, 16 b. Piezoelectric vibration element measuring pad 19. External connection electrode terminal 20. DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Crystal base plate 22 ... Excitation electrode 30 ... Cover body 31 ... Sealing member 40 ... Conductive adhesive 50 ... Integrated circuit element 100 ... Piezoelectric oscillator

Claims (1)

基板部と、この基板部の一方の主面に設けられるシールリングと、前記基板部の他方の主面に設けられる枠部とからなる容器体と、
前記基板部と前記シールリングとで形成される第1の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記基板部と前記枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた集積回路素子搭載パッドに搭載されている集積回路素子と、
前記第1の凹部空間を気密封止する蓋体とを備え、
前記容器体の厚みをTとしたとき、前記シールリングの厚みが0.125T〜0.21Tであることを特徴とする圧電発振器。
A container body comprising a substrate portion, a seal ring provided on one main surface of the substrate portion, and a frame portion provided on the other main surface of the substrate portion;
A piezoelectric vibration element mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad provided on a main surface of the substrate part exposed in a first recess space formed by the substrate part and the seal ring;
An integrated circuit element mounted on an integrated circuit element mounting pad provided on a main surface of the substrate part exposed in a second recess space formed by the substrate part and the frame part;
A lid for hermetically sealing the first recess space;
The thickness of the said container body is set to T, The thickness of the said seal ring is 0.125T-0.21T, The piezoelectric oscillator characterized by the above-mentioned.
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