JP4479075B2 - 圧電発振器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器の改良に関し、特にパッケージ化された圧電振動子と、発振回路等を構成する電子部品とを組み合わせて構成される表面実装型圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化及び小型化の急激な進展により、これらの通信機器に使用される水晶発振器等の圧電発振器に対しても低価格化、小型化及び薄型化の要請が高まっている。このような要請に対しては、水晶振動子をパッケージ化するのみならず、周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化して部品点数を削減している。
図３は従来の圧電発振器の一例としての水晶発振器の内部構造を示す縦断面図である。この水晶発振器１は、セラミック製パッケージ本体３と金属蓋４とから成るパッケージ内に図示しない水晶振動素子を収容した水晶振動子２と、パッケージ本体３の底面に固定された縦断面形状がＨ型のセラミック製の枠体１０と、枠体１０の内部に一体化された平板部１１の上下面に夫々形成された配線パターン１１ａ，１１ｂ上に半田により実装されるＩＣパッケージ化された電子部品１４等を有する。
水晶振動子２のパッケージ本体３の外底面には、内部の水晶振動素子の励振電極と導通する外部電極５が露出配置されている。水晶振動素子は、水晶素板上に励振電極を形成した構成を備えており、外部電極５を介して所定周波数の電流を供給されることにより励振される。
枠体１０の外枠１２の上面には電極１３が形成され、この電極１３はパッケージ本体３の外底面に設けた外部電極５とハンダ等により接続固定される。水晶振動子２の底面を枠体１０の上面に固定することにより、枠体１０の上側の凹陥部１５は水晶振動子２によって閉止される。
枠体１０は、所要平面形状を備えた複数枚のセラミック板を積層し焼成することによって一体化されており、上下の凹陥部１５、１６の間に位置する平板部１１の上下面には夫々配線パターン１１ａ，１１ｂが形成され、各配線パターン上には電子部品１４が半田接続されている。各配線パターン１１ａ，１１ｂは、前記電極１３と電気的に接続されている。更に、枠体１０の底面には図示しないプリント基板上の配線パターン上に実装するための底面電極１７が形成されており、この底面電極１７は給電用、接地用等に用いられ、図示しない接続導体を介して配線パターン１１ａ，１１ｂや電極１３と接続されている。
このタイプの水晶発振器１は、枠体１０上に水晶振動子２を積み重ねた構成を備える為、実装面積が狭くなるという利点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の水晶発振器１にあっては、凹陥部１５、１６内に位置する平板部１１の表裏両面上の配線パターン１１ａ，１１ｂ上に電子部品１４を半田接続する際に、予め各配線パターン上の所要箇所にクリーム半田を選択的に塗布する必要があるが、配線パターンは凹陥部内に位置する為、外枠１２が邪魔となってスクリーン印刷方法による半田塗布は不可能である。この為、作業性が著しく悪いディスペンサを用いた塗布方法を実施せざるを得なかった。
また、セラミック製の枠体１０は、ラミネート状の可逆性セラミックシートを複数枚積層して焼成することにより形成されるが、このようなセラミックシートを積層して上下に凹陥部１５、１６を有した断面Ｈ型の枠体を形成する場合には、焼成前の積層の段階で平板部１１に相当する部分が自重によって撓み変形し易いため、平板部１１を所望の平板形状に構成しにくいという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、パッケージ化された圧電振動子と、この圧電振動子の外部に配置される発振回路を構成する電子部品と、該圧電振動子と電子部品を夫々支持する非Ｈ型の枠体と、前記電子部品を配線パターン上に実装する配線基板と、を備えた表面実装型圧電発振器において、枠体の断面形状がＨ型であることに起因して発生する不具合である枠体内の配線パターン上への半田塗布作業の煩雑化、ラミネート状可逆性セラミックシートから成る枠体を焼成した後の形状の変形等を有効に防止することができる圧電発振器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、パッケージ化された圧電振動子と、該圧電振動子の外部に配置される発振回路を構成する電子部品と、該圧電振動子と電子部品を夫々支持する枠体と、前記電子部品を搭載する配線パターンを備えた平板状の配線基板と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、前記圧電振動子は、パッケージ内に圧電振動素子を気密封止すると共に、該圧電振動素子上の励振電極と接続された外部電極をパッケージ外底面に備え、前記枠体は、環状の枠体であり、枠体の上面には前記パッケージ外面の外部電極と接続される上面電極を備えるとともに、該枠体の内壁には段差面及び該段差面上に形成した段差面電極を備え、前記配線基板は、前記枠体の内部の前記段差面上に着座して支持されると共に、該段差面電極と電気的に接続される底部電極を備えている。
本発明は、前記配線基板の表裏面に夫々前記電子部品を搭載した構成を備えたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１(a) 及び(b) は本発明の一実施形態に係る圧電発振器としての水晶発振器の構成を説明する為の外観斜視図、及び一部縦断面分解図である。
この水晶発振器２１は、セラミック製パッケージ本体２３と金属蓋２４とから成るパッケージ内に水晶振動素子２５を収容した構成の水晶振動子２２と、パッケージ本体２３の底面に一体化固定される縦断面形状が非Ｈ型（矩形環状型）のセラミック製の枠体４０と、枠体４０の内部に位置する平板状の配線基板５０の上下面に夫々形成された配線パターン５１ａ，５１ｂ上に実装されるＩＣパッケージ化された電子部品５５等を有する。なお、パッケージ本体２３と蓋２４とは、パッケージを構成している。
水晶振動子２２のパッケージ本体２３の外底面には、内部の水晶振動素子２５の励振電極２７と導通する外部電極２６が露出配置されている。水晶振動素子２５は、水晶素板２６上に励振電極２７を形成した構成を備えており、パッケージ本体２３内の段差上の電極パッド２８上に導電性接着剤２９を介して支持されている。水晶振動素子２５は外部電極２６を介して所定周波数の電流を供給されることにより励振される。
【０００６】
枠体４０の外枠４２の上面には上面電極４３が形成され、この上面電極４３はパッケージ本体２３の外底面に設けた外部電極２６とハンダ等により接続一体化される。このように半田によって水晶振動子２２は、その外底面を枠体４０の上面に固定される。また、枠体４０はこの例では中央が上下方向に貫通した矩形環状のセラミック製であり、ラミネート状の可逆性セラミックシートを複数枚積層して焼成したものである。枠体４０の空洞部の内壁には段差面４４及び段差面４４の面上に形成した段差面電極４５を備える。段差面４４は、枠体内壁の同じ高さ位置に沿って連続的、或は断続的に配置された突出部であり、その平坦な上面に形成された段差面電極４５は図示しない導体を介して底面電極４６と電気的に接続されている。枠体の空洞部は配線基板５０を整合状態で嵌合し得るように寸法設定されると共に、空洞内に嵌合された配線基板５０は段差面４４上に安定して着座するように構成される。
なお、枠体底面に設けた底面電極４６は、この水晶発振器２１を図示しないプリント基板上の配線パターン上に半田接続するための実装用電極である。
配線基板５０は、上記セラミックシートを積層した後で焼成することにより形成され、複数枚のセラミックシートを平坦な面上で積層し、その状態で焼成するので、自重によって撓み変形することがなく、得られる配線基板は平板状となっている。配線基板５０はその上下面に形成した配線パターン５１ａ，５１ｂの他に、段差面電極４５と対応する位置に底部電極５２を有する。底部電極５２と配線パターン５１ａ，５１ｂとは電気的に接続されている。
【０００７】
従って、配線基板５０は、枠体４０の空洞内部に嵌合されて段差面４４の面上に支持されると共に、導電性接着剤等のバインダによって底部電極５２を段差面電極４５と電気的に接続することにより両者は電気的機械的に固定される。段差面電極４５は図示しない導体を介して上面電極４３と接続されている為、電子部品５５は水晶振動素子２５の励振電極２７に対しても電気的に接続された状態となっている。
このように構成された矩形環状の枠体４０は、配線基板５０を組み付けることによって全体として縦断面形状が略Ｈ型となり、図３の従来例の平板部１１に相当する平板状配線基板５０の表裏両面に夫々電子部品５５を搭載することによってコンパクト化を図り、平面積の増大を防止できる。
また、配線基板５０上の配線パターン５１ａ，５１ｂ上に電子部品を接続する為のクリームハンダを塗布する作業は、作業効率の良好なスクリーン印刷を利用して行うことができるので、上記従来例の欠点を解消できる。なお、枠体及び配線基板は夫々バッチ処理によって大量生産される。配線基板については大面積のセラミックシートを積層し、配線パターンとなる金属薄板を表裏両面に配置した状態で焼成することにより、複数の配線基板個片を縦横に接続一体化した形態の配線基板母材を形成し、その後、この配線基板母材を個片単位に切断することにより製造される。配線基板上の配線パターンに対するクリームハンダのスクリーン印刷は、このような母材の状態で行ってもよく、半田塗布作業を効率化することができる。
なお、本実施形態における電子部品５５は、例えば周波数調整回路、周波数温度補償回路等を含む発振回路を集積化、ＩＣ化したものである。
【０００８】
次に、図２(a) 及び(b) は本発明の他の実施形態であり、この実施形態の水晶発振器６１は、矩形環状の枠体６２の空洞部内に水晶振動子２２を嵌合してその段差面６３上に着座固定させ、更に水晶振動子２２の底面に形成した配線パターン３０上に電子部品５５を半田により搭載した構成が特徴的である。
即ち、水晶振動子２２は、図１に示した水晶振動素子２５を収容したセラミック製パッケージ本体２３と蓋２４とから成り、セラミックパッケージ本体２３の底面には外部電極２６の他に配線パターン３０が形成されている。この配線パターン３０上にスクリーン印刷によってクリーム半田を塗布しておくことにより、電子部品５の実装が容易に行われることとなる。
枠体６２は、セラミック積層体から成る矩形環状体であり、その空洞部の内壁には段差面６３が形成され、段差面６３上には夫々段差面電極６４が形成されている。水晶振動子２２を空洞部内に嵌合して外部電極２６と段差面電極６４とを導電性接着剤等によって固定することにより、枠体６２と水晶振動子２２との固定と、電気的接続がなされる。枠体６２の底面の底面電極（実装用電極）は図示しない導体を介して段差面電極６４と導通している。
なお、必要に応じて枠体６２と水晶振動子２２との機械的固定力を高める為に接着剤６６を使用して両者の適所を接着固定してもよい。
この実施形態の水晶発振器においては、断面形状がＨ型の枠体を使用しないので、枠体の焼成時に平板部が変形したままで硬化するという不具合がなくなり、更に水晶振動子のパッケージ本体底面に設けた配線パターン上に電子部品を実装するので、スクリーン印刷によるクリーム半田の塗布が可能となり、電子部品の搭載作業を効率化することができる。その結果、水晶発振器の組立、製造工程を効率化し、生産性を高めてコストダウンを図ることができる。
なお、上記実施形態では水晶発振器を中心として説明したが、本発明は水晶発振器以外の圧電発振器に対しても適用できる。
【０００９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パッケージ化された圧電振動子と、この圧電振動子の外部に配置される発振回路を構成する電子部品と、該圧電振動子と電子部品を夫々支持する非Ｈ型の枠体と、前記電子部品を配線パターン上に実装する配線基板と、を備えた表面実装型圧電発振器において、枠体の断面形状がＨ型であることに起因して発生する不具合である枠体内の配線パターン上への半田塗布作業の煩雑化、ラミネート状可逆性セラミックシートから成る枠体を焼成した後の形状の変形等を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) 及び(b) は本発明の一実施形態に係る圧電発振器の外観斜視図、及び縦断面図。
【図２】 (a) 及び(b) は本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器の外観斜視図、及び縦断面図。
【図３】従来の圧電発振器の縦断面図。
【符号の説明】
２１ 水晶発振器（圧電発振器）、２２ 水晶振動子（圧電振動子）、２３ セラミック製パッケージ本体、２４ 金属蓋、２５ 水晶振動素子（圧電振動素子）、２６ 外部電極、２７ 励振電極、２８ 電極パッド、２９ 導電性接着剤、４０ 枠体、４２ 外枠、４３ 上面電極、４４ 段差面、４５ 段差面電極、４６ 底面電極、５０ 配線基板、３０、５１ａ、５１ｂ 配線パターン、５２ 底部電極、５５ 電子部品、６１ 水晶発振器、６２ 枠体、６３ 段差面、６４ 段差面電極。

Claims (2)

1. パッケージ化された圧電振動子と、該圧電振動子の外部に配置される発振回路を構成する電子部品と該圧電振動子と電子部品を夫々支持する枠体と、前記電子部品を搭載する配線パターンを備えた平板状の配線基板と、を備えた表面実装型圧電発振器であって、
   前記圧電振動子は、パッケージ内に圧電振動素子を気密封止すると共に、該圧電振動素子上の励振電極と接続された外部電極をパッケージ外底面に備え、
   前記枠体は、環状の枠体であり、枠体の上面には前記パッケージ外面の外部電極と接続される上面電極を備えるとともに、該枠体の内壁には段差面及び該段差面上に形成した段差面電極を備え、
   前記配線基板は、前記枠体の内部の前記段差面上に着座して支持されると共に、該段差面電極と電気的に接続される底部電極を備えていることを特徴とする圧電発振器。
2. 前記配線基板の表裏面に夫々前記電子部品を搭載したことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。

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