JP5911384B2

JP5911384B2 - 圧電発振器

Info

Publication number: JP5911384B2
Application number: JP2012145821A
Authority: JP
Inventors: 晴史乾條
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014011571A

Description

本発明は、電子機器に用いられる圧電発振器に関する。

従来より、携帯電話やコンピュータなどの電子機器には電子部品が用いられている。
例えば、電子部品は、凹部を有する素子搭載部材の一方の主面に素子部品を搭載するための搭載パッドと他方の主面にマザーボードなどの外部基板に実装するための外部端子とが備えられた電子部品用パッケージが用いられ、これに素子部品を搭載し、必要に応じてこの素子部品を気密封止する蓋部材を前記電子部品用パッケージに接合した構造となっている。
その一例として、圧電発振器について説明する。
従来の圧電発振器は、素子部品である圧電振動素子と、素子部品である集積回路素子と、これら圧電振動素子と集積回路素子とを搭載するための搭載パッドと外部に実装するための外部端子とを備えた素子搭載部材と、圧電振動素子を気密封止する蓋部材とを備え、素子搭載部材に設けられた凹部内に、前記圧電振動素子と集積回路素子が搭載され、凹部を塞ぐように蓋部材が素子搭載部材に接合されて構成されている。
ここで、素子搭載部材は、凹部内に圧電振動素子を搭載し、凹部内にさらに設けられる凹部に集積回路素子が設けられた状態で用いられる。

特開２０１１−０５５０３３号公報

しかしながら、従来の圧電発振器は、素子搭載部材に設けられる外部端子が、その素子搭載部材の四隅にそれぞれ設けられている場合や、前記素子搭載部材の縁部分に沿って設けられるため、素子搭載部材の中央部が外部基板と接合されていない状態となる。そのため、従来の圧電発振器は、外部基板に実装される際に熱の影響で伸縮してしまい、冷却後にゆがみを生じる恐れがある。これにより、所望する電気的特性が得られない恐れがある。
また、素子搭載部材に設けられる外部端子が、その素子搭載部材の四隅にそれぞれ設けられている場合は、素子搭載部材に設けられる圧電振動素子と集積回路素子とを搭載するための搭載パッドと外部端子とを繋ぐ引き回しパターンが複雑に配線されるため、引き回し途中の配線の折れ曲がりでジッタなどの微小な信号波形のずれを生じさせることがあった。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、外部基板への実装の際の歪みを軽減し、出力される信号波形の安定を向上させる圧電発振器を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、圧電振動素子と集積回路素子とを並列に並べて素
子搭載部材に搭載され、少なくとも前記圧電振動素子を封止する蓋部材とを備えて構成さ
れる圧電発振器であって、前記素子搭載部材が、一方の主面に前記圧電振動素子を搭載す
るための２つ一対の端子からなる圧電振動素子用搭載パッドと、前記集積回路素子を搭載
するための４つの外部端子とを備え、それぞれの前記外部端子が、帯状に形成され、かつ、２つの前記外部端子が前記素子搭載部材の短辺に沿って設けられおり、残りの前記外部端子が前記素子搭載部材の短辺に沿って設けられた前記外部端子の間に等間隔で設けられており、前記外部端子のうち３つがそれぞれ電源用、出力用、グランド接地用に用いられており、グランド接地用の前記外部端子が電源用の前記外部端子と出力用の前記外部端子との間に設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記圧電振動素子用搭載パッドの２つの端子が、所定の２つの前記集積回路素子用搭載パッドに直線の引き回しパターンで接続されて構成されていても良い。

このような圧電発振器によれば、外部端子が帯状に並んで形成されるため、外部基板に実装された際に、電子部品用パッケージに用いられる素子搭載部材の中央部が外部基板と接合されるため、外部基板に実装される際の熱による影響や冷却後の影響を受けても歪を軽減することができる。
また、このような圧電発振器によれば、前記圧電振動素子用搭載パッドの２つの端子が、折れ曲がることなく所定の２つの前記集積回路素子用搭載パッドに直線の引き回しパターンで接続されているため、出力される信号波形をずれにくくすることができる。
したがって、このような圧電発振器によれば、出力される信号波形の安定を向上させることができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る圧電発振器に用いられる素子搭載部材の一例を示す平面図である。本発明の実施形態に係る圧電発振器に用いられる素子搭載部材の一例を示す平面図である。圧電振動素子の一例を示す斜視図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。

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１０１は、素子搭載部材１０と圧電振動素子２０と集積回路素子３０と蓋部材４０とから構成されている。

圧電振動素子２０は、例えば、四角形状の水晶片２１の両主面に励振電極２２を設け、水晶片２１の一方の端部に引き回し端子２３が２つ設けられて構成されている。
圧電振動素子２０は、引き回し端子２３と後述する素子搭載部材１０に設けられた圧電振動素子用搭載パッド１２ａとが導電性接着剤により接続された状態となっている。
なお、圧電振動素子２０は、これに限定されず、例えば、水晶片２１の励振電極２２が設けられる部分を凸状にした構造、水晶片２１の励振電極２２が設けられる部分を凹状にした構造、音叉型の構造などを用いることができる。また、励振電極を櫛形電極に代えて弾性表面波素子としても良い。

集積回路素子３０は、例えば、圧電振動素子２０と接続することによって発振回路を構成するように回路が設けられている。なお、温度センサをさらに設けて温度補償可能に構成しても良い。

素子搭載部材１０は、例えば、一方の主面に凹部Ｋが設けられており、この凹部内の最も広い面を主面とし、この主面に２つ一対の端子から成る圧電振動素子用搭載パッド１２ａと複数の端子から成る集積回路素子用搭載パッド１２ｂが設けられている。

これらの圧電振動素子用搭載パッド１２ａは、所定の集積回路素子用搭載パッド１２ｂと電気的に接続している。

例えば、２つ一対の端子から成る圧電振動素子用搭載パッド１２ａは、素子搭載部材１０の短辺に沿って並んで設けられている。
また、集積回路素子用搭載パッド１２ｂの複数の端子のうち、圧電振動素子用搭載パッド１２ａと直線で接続できる端子を圧電振動素子用搭載パッド１２ａとの接続端子とする。
このとき引き回しパターンＨＰは、１本の直線状に形成されたパターンであって、前記圧電振動素子用搭載パッド１２ａの１つと前記集積回路素子用搭載パッド１２ｂの所定の１つの端子と接続している。同様に、他の引き回しパターンＨＰは、前記圧電振動素子用搭載パッド１２ａの他の１つと前記集積回路素子用搭載パッド１２ｂの所定の他の１つの端子と接続している。

これにより、圧電振動素子用搭載パッド１２ａの２つの端子は、折れ曲がることなく所定の２つの集積回路素子用搭載パッド１２ｂに直線の引き回しパターンＨＰで接続されているため、出力される信号波形をずれにくくすることができる。
したがって、このような圧電発振器１０１によれば、出力される信号波形の安定を向上させることができる。

外部端子１３は、例えば、素子搭載部材１０の他方の主面に４つ設けられており、それぞれが帯状の形状であって、長辺を向かい合わせるようにして並べて設けられている。
このとき、それぞれの外部端子１３は、素子搭載部材１０の主面内で等間隔で設けられている。

また、外部端子１３は、集積回路素子用搭載パッド１２ｂのうち、圧電振動素子用搭載パッド１２ａと接続していない他の端子とそれぞれ接続している。

外部端子１３は、素子搭載部材１１の一方の主面とは反対側の他方の主面又は凹部Ｋ内の主面とは反対側の主面に複数設けられ、外部基板（図示せず）に実装するために用いられる。
また、それぞれの外部端子１３は、帯状に形成され、かつ、並んで設けられている。
このとき、複数の外部端子１３は、素子搭載部材１１の短辺に沿って２つ設けられ、これら２つの外部端子１３，１３の間に等間隔で他の外部端子１３，１３が設けられている。

ここで、外部端子１３が４つ設けられている場合について説明する。
素子搭載部材１１に設けられる４つの外部端子１３は、４つのうち３つが電源用、出力用、グランド接地用に用いられ、グランド接地用の外部端子が電源用の外部端子と出力用の外部端子との間に設けられている。
このように外部端子１３を構成することにより、出力用に用いる外部端子１３に対して、外部からの電源による電源ノイズによる影響を軽減させることができる。

このとき、前記集積回路素子用搭載パッド１２ｂの他の端子と所定の外部端子１３とを繋ぐそれぞれの配線は、それぞれの外部端子１３が帯状に形成されているため、前記集積回路素子用搭載パッド１２ｂと外部端子１３とを繋ぐ配線の形状を、折れ曲がりを少なく構成できる。
そのため、このような圧電発振器１０１は、圧電振動素子用搭載パッド１２ａと所定の集積回路素子用搭載パッド１２ｂとを繋ぐ引き回しパターンＨＰが直線で構成され、他の所定の集積回路素子用搭載パッド１２ｂと外部端子１３とを繋ぐ配線が折れ曲がりが少なく構成されるため、出力される信号波形がずれにくくなり、安定した信号波形を出力させることができる。

蓋部材４０は、凹部Ｋを塞ぐように素子搭載部材１０に接合され、圧電振動素子２０と集積回路素子３０とを気密封止する役割を果たす。
この蓋部材４０は、平板状に形成されており、例えば、従来周知の金錫を加熱して封止する金錫封止や従来周知のシーム溶接やレーザを用いて素子搭載部材に接合される。

このように構成される圧電発振器１０１は、素子搭載部材１０に設けられる外部端子１３が帯状に形成されつつ並んで設けられることにより、素子搭載部材１０の中央部にも外部端子１３が設けられた状態となり、外部基板への実装の際の熱の影響による伸縮で歪むのを軽減させることができる。
つまり、素子搭載部材１０は中央部分の浮き上がりがなくなり、歪の発生を軽減させることができる。
また、このような圧電発振器１０１は、圧電振動素子用搭載パッド１２ａの２つの端子が、折れ曲がることなく所定の２つの集積回路素子用搭載パッド１２ｂに直線の引き回しパターンＨＰで接続されているため、出力される信号波形をずれにくくすることができる。
したがって、このような圧電発振器１０１によれば、出力される信号波形の安定を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電素子は、水晶に限定されず、圧電材料であればよい。また、圧電振動素子に水晶を用いた場合は、どのようなカットアングルの水晶を用いても良い。
また、素子搭載部材１０を平板状に構成した場合は、蓋部材３０は凹部を有する形状に構成するのが良い。
また、素子搭載部材１０が凹部Ｋを有する構成である場合は、蓋部材３０は、平板状の構造でも凹部を有する構造でもよい。
また、外部端子１３は、４つに限定されず、入力及び出力で必要な端子の数に対応させて設けても良い。
また、素子搭載部材１０と集積回路素子３０との間に、樹脂などのアンダーフィルを塗布しても良い。
また、蓋部材は、圧電振動素子のみを封止した構造でも良い。この場合、蓋部材と素子搭載部材との接合には、樹脂やガラスを用いた接合を用いるのが望ましい。

１０１圧電発振器
１０素子搭載部材
１２ａ圧電振動素子用搭載パッド
１２ｂ集積回路素子用搭載パッド
１３外部端子
２０圧電振動素子
３０集積回路素子
３０蓋部材
ＨＰ引き回しパターン
Ｋ凹部

Claims

圧電振動素子と集積回路素子とを並列に並べて素子搭載部材に搭載され、少なくとも前記圧電振動素子を封止する蓋部材とを備えて構成される圧電発振器であって、
前記素子搭載部材が、
一方の主面に前記圧電振動素子を搭載するための２つ一対の端子からなる圧電振動素子用搭載パッドと、
前記集積回路素子を搭載するための複数の端子からなる集積回路素子用搭載パッドとを備え、
他方の主面に外部基板に実装するための４つの外部端子とを備え、
それぞれの前記外部端子が、帯状に形成され、かつ、２つの前記外部端子が前記素子搭載部材の短辺に沿って設けられおり、残りの前記外部端子が前記素子搭載部材の短辺に沿って設けられた前記外部端子の間に等間隔で設けられており、
前記外部端子のうち３つがそれぞれ電源用、出力用、グランド接地用に用いられており、グランド接地用の前記外部端子が電源用の前記外部端子と出力用の前記外部端子との間に設けられている
ことを特徴とする圧電発振器。
前記圧電振動素子用搭載パッドの２つの端子が、所定の２つの前記集積回路素子用搭載パッドに直線の引き回しパターンで接続されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。