JP4115229B2 - 圧電発振器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子と、発振回路を形成する半導体集積回路で形成する圧電発振器を小型化する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子などの圧電振動子を用いた圧電発振器は、携帯電話などの通信装置や、パーソナルコンピュータといった各種の電子機器で広く使用されている。そして、電子機器の小型化に伴い、他の種々の電子部品と同様、圧電発振器に関しても、プリント配線板における部品実装密度を高めるべく小型化の工夫が様々成されている。
【０００３】
従来から用いられる圧電発振器は、積層基板に発振回路用印刷パターンを配置し、この積層基板の同一平面上に発振回路を構成するコンデンサ、抵抗、集積回路などの半導体部品と気密封止された圧電振動子を搭載し圧電発振器を構成する形態（例えば、特許文献１）であったり、圧電振動子と圧電発振器を収納する容器基板の表裏に配置する形態（例えば、特許文献２）にした圧電発振器が使用されていた。
【０００４】
要するに、１つのパッケージ内に圧電振動子と半導体集積回路を収容する場合には、パッケージ内でそれらを横に並べて配置するよりも、上下に重ねて配置した方が小型化を実現する上で有利であることから、最近では基板の表裏に圧電振動子と半導体集積回路を配置する形態が主に成っているのが現状である。そして、昨今では、更に小型化を実現するために、半導体集積回路に圧電振動子を直接搭載し一体化し容器中に収納した形態（例えば、特許文献３）を持つ発明にも至っている現状にある。
【０００５】
なお、出願人は、本願明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するに至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−０７７９４４号公報
【特許文献２】
特開平０７−１０６９０１号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９６３６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述する従来の圧電発振器で、特に圧電振動子と半導体集積回路を一体化しても、それでも容器の外形寸法は圧電発振器の小型化の限界に近づきつつあるのが現状にある。
【０００８】
この背景には、特に昨今の携帯端末が極小型化、極薄型化になっているのが理由にある。今までは、携帯端末として代表されるのが携帯電話機であったが、現在ではパーソナルコンピュータも携帯して持ち運べるほどに小型化しており、そのコンピュータの通信端末として、カード状の通信ボードが普及している。
【０００９】
これらの通信ボードには、上述する携帯電話機より更に小型化、薄型化の要求を求められることから、これら通信ボードに搭載する圧電発振器にも同様に極小型化と極薄型化の要求が強まっている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらの要求を解決するために本発明は、圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから成る圧電発振器において、前記半導体集積部品に前記圧電振動子を直接載置して接続し、前記半導体集積部品上から前記圧電振動子を被うようにフタを配置し、かつ前記半導体部品の前記圧電振動子搭載面と反対の面の前記半導体部品の端子で外部接続を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
要するに本発明は、従来の技術に記載する特開２０００−１９６３６０号公報に示す圧電発振器の携帯を更に小型化すべく、圧電発振器を構成する部品の半導体集積回路に直接圧電振動子を搭載し、電気的な接続を行うことで圧電発振器を構成し、従来はこの状態を容器に収納して密閉構造としていたが、本発明は半導体集積部品上に圧電振動子を搭載し、その圧電振動子を被うようにフタを半導体集積部品上に配置して、気密を保持することで従来のような容器を不用とすることを特徴とするものである。
【００１２】
従来の圧電発振器の形態に比べ、容器として客先の搭載基板に実装すべく基板部品は、半導体集積回路が兼用することで、いわゆる容器に相当する部材面積と高さ方向における小型化と低背化、そして、これらの部品削減による軽量化を実現することができる。なお、本発明の背景には、圧電発振器を構成する、圧電振動子と半導体集積部品で、圧電振動子の外形寸法は小型化する傾向にあり、その一方で半導体集積回路は、特に温度補償型の圧電発振器を駆動する半導体集積回路は、温度補償回路の付加などの多機能化により、半導体集積回路の対面積比が増すことから、圧電振動子に比べ大きいのが現状にあることで、本願の発明が成されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１は本発明による圧電発振器７の一例を示す斜視図で、図１（ａ）は展開図で図１（ｂ）は合体した概念を示すもので、図２は図１の圧電発振器７のＡ−Ａ部を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように本発明の圧電発振器７は、圧電素板１に励振用電極２を形成した圧電振動子３と、発振回路を形成した半導体集積部品６とから成る圧電発振器７において、前記半導体集積部品６に前記圧電振動子３を直接載置して接続し、前記半導体集積部品６上から前記圧電振動子３を被うようにフタ４を配置した構成を特徴とする圧電発振器７である。
【００１５】
図１に描画の圧電素板１には、例えば水晶材料を用い、その主面には圧電材料を発振させ駆動するための励振電極が形成されている。一方、半導体集積部品６は例えばインバータや帰還抵抗、コンデンサを集積化した回路構成に加え、特に携帯電話機などの携帯端末に用いる圧電発振器７は、温度補償機能を有することが必須条件でもあることから、温度補償回路も集積している。
【００１６】
温度補償回路は、周囲の温度変化に対し、圧電振動子３の持つ本来の温度特性を平坦な特性に近似するために、最近では三次関数発生回路の思想に基づき、温度補償が成されているのが主流となっている。また、この三次関数発生回路はアナログ回路部を多く持つことも特徴にあることから、自ずと半導体集積回路は圧電振動子３外形が小型化する速度に比べて、半導体集積回路の外形寸法が小さく成りにくい傾向にある。
【００１７】
そして、半導体集積部品６に圧電振動子３を直接載置して接続し、半導体集積部品６上から圧電振動子３を被うようにフタ４を被せることで、圧電振動子３は被われ半導体集積回路６と共に圧電発振器７の形態を成すことになる。
このとき、半導体集積部品６と圧電振動子３との間には電気的に接続する少なくとも２つの電極５を備えており、電気的な接続については導電性接着剤９を用いている。また、フタ４については、金属、セラミックなどを直接半導体集積回路上に配置し固着するものである。なお、フタ４を固着するには接着剤１０などが用いられる。この様子は、図２にその断面図で描画するものである。
【００１８】
以上のように、本発明は半導体集積回路に圧電振動子３を直接搭載して一体化し、半導体集積部品６上から圧電振動子３を被うようにフタ４を被せた構造の圧電発振器７で、ユーザの搭載基板への実装については、半導体集積回路の圧電振動子３の搭載面とは反対面に接続電極８が配置されており、この接続電極８によりユーザの搭載基板との電気的な接続を実現するものである。
【００１９】
本実施例では、半導体集積回路と圧電部品との電気的な接続に、導電性接着剤９を用いているが、電気的な接続と固着を実現できるものであれば、フリップチップボンディングなど他の手法を用いても構わない。また同様に、フタ４の固着についても接着剤に限るものではない。そして、ユーザの搭載基板への実装についは、接続電極８とフリップチップボンディングなどで電気的な接続がなされている。また、必要に応じて半導体集積６に樹脂などで全体をコーティングすることで、圧電発振器の耐湿の向上効果も行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により圧電発振器の構成する部材を集積回路素子と圧電振動子と圧電振動子を被うフタとの組合せで実現できることから、圧電発振器自体を小型化、低背化、軽量化することができる。また、圧電発振器を構成する部品から、容器部分を削除することから、圧電発振器のコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電発振器の概念図を説明する斜視図である。
【図２】本発明の圧電発振器を説明する断面図である。
【符号の説明】
１ 圧電素板
２ 励振用電極
３ 圧電振動子
４ フタ
５ 電極
６ 半導体集積部品
７ 圧電発振器

Claims (1)

1. 圧電素板に励振用電極を形成した圧電振動子と、発振回路を形成した半導体集積部品とから成る圧電発振器において、前記半導体集積部品に前記圧電振動子を直接載置して接続し、前記半導体集積部品上から前記圧電振動子を被うようにフタを配置し、かつ前記半導体部品の前記圧電振動子搭載面と反対の面の前記半導体部品の端子で外部接続を行うことを特徴とする圧電発振器。

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