JPH05315885A - チップ型発振子およびこの発振子を用いた発振回路 - Google Patents
チップ型発振子およびこの発振子を用いた発振回路Info
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Abstract
品点数の削減、実装面積の縮小、実装作業の簡略化を計
ることができるチップ型発振子を提供すること。 【構成】積層して接着された2個の発振子素子と、発振
子素子の外面に接着された2枚の外装基板とを備える。
発振子素子には振動電極と接続された引出電極が角部に
形成されており、外装基板の角部には外部電極が形成さ
れている。外部電極と引出電極とが端面に設けた導電膜
によって個別に接続されている。
Description
(以下マイコンと称す)の基準クロック発生源などの用
途に適したチップ型発振子およびこの発振子を用いた発
振回路に関するものである。
て生産、使用される場合が多かった。近年になり、マイ
コンを使用したVTR装置や室内用クーラ等はますます
機能を増やす傾向にあるため、いくつかの機能を1チッ
プ上に構成したマイコンの必要性が高まってきている。
これらのマイコンは信号処理を行うに際し、必ず基準ク
ロック信号を必要とし、その発生源として水晶発振子ま
たはセラミック発振子が多用されている。このクロック
信号は処理する信号によってほぼ周波数が決められるた
め、マイコンの機能が増えるに従い、複数種類のクロッ
ク信号が必要になる。図1は2種類のクロック信号
f1 ,f2 を得るため、周波数特性の異なる2個のセラ
ミック発振子F1 ,F2 と4個の負荷容量C1 〜C4 と
をマイコンMに接続した回路例である。なお、A1 ,A
2 はコルピッツ型発振回路を構成するためマイコンMに
内蔵された増幅器である。上記発振子F1 ,F2 とし
て、例えば実開昭61−136630号公報に開示され
るチップ型の発振子を使用することがある。この発振子
は、圧電セラミック基板の表裏面に振動電極と引出電極
とを形成し、この基板の表裏面に外装基板を接着すると
ともに、圧電セラミック基板と外装基板との間に振動空
間を形成したものである。外装基板の両端部には引出電
極と導通する外部電極を形成してある。
振子をマイコンの基準クロック発生源として用いると、
各クロック信号ごとに周波数特性の異なる複数の発振子
を用いなければならない。例えば、2つのクロック信号
を発生する場合には、図1のように2個の発振子と4個
の負荷容量を用いる必要があり、合計12箇所の半田付
けが必要であった。これでは、せっかくマイコンを1チ
ップ化したにもかかわらず、部品点数が多くなるととも
に、これら部品をプリント基板に実装した時の回路面積
が増大するという問題があった。
子を一体化することにより、部品点数の削減および回路
面積の縮小を計ることができるチップ型発振子を提供す
ることにある。また、他の目的は、複数の基準クロック
信号を発生する発振回路に適したチップ型発振子を提供
することにある。さらに、他の目的は、極めて簡素な構
成で、かつ小型の発振回路を提供することにある。
め、本発明のチップ型発振子は、積層して接着された2
個の発振子素子と、発振子素子の外面に接着された2枚
の外装基板とを備え、各発振子素子には圧電セラミック
基板の表裏面の中央部に振動電極が対向して形成され、
これら振動電極と接続された2つの引出電極が圧電セラ
ミック基板の表裏面の異なる外周縁部に形成されてお
り、上記引出電極が互いに板厚方向に対向しないように
各発振子素子の向きが設定され、発振子素子間には上記
振動電極に対応する部位に密閉した振動空間が形成され
ており、外装基板と発振子素子との間にも上記振動電極
に対応する部位に密閉した振動空間が形成されており、
少なくとも一方の外装基板の外周縁部には4個の外部電
極が独立して形成され、これら外部電極と上記引出電極
とが端面の導電膜を介して夫々接続されていることを特
徴とする。
を形成して積層接着し、発振子素子の外側に外装基板を
接着する。外装基板の外周縁部には独立した4個の外部
電極が形成され、これら外部電極は発振子素子の引出電
極と夫々導通している。この発振子を2つのクロック信
号を要するマイコンの発振回路として用いれば、発振子
が1個で済み、それだけ回路を小型化できるとともに、
回路面積も小さくできることから、実装密度を高めるこ
とができる。
および外部電極の位置を発振子の4隅部に設けるのが望
ましい。この場合、一方の発振子素子の引出電極を対角
の角部に設け、他方の発振子素子の引出電極を異なる対
角の角部に設ける方法と、一方の発振子素子の引出電極
を一辺の両端角部に設け、他方の発振子素子の引出電極
を対向する辺の両端角部に設ける方法とがある。いずれ
の場合も、外部電極間の距離を確保できるので、プリン
ト基板へ実装しやすい。また、外装基板の少なくとも一
方を誘電体基板で構成し、この誘電体基板よりなる外装
基板の外面に外部電極の間で容量を形成するためのコン
デンサ電極を設けた場合には、複数の発振子素子と容量
とを一体に内蔵できる。そのため、1個の発振子だけで
複数のコルピッツ型発振回路の主要部を構成でき、個別
部品として負荷容量が不要となるので、回路が大幅に簡
素化される。また、発振子の外形を縦横の寸法が異なる
長方形とするのが望ましい。その理由は、発振子をプリ
ント基板に実装する場合、外形によって方向性を確認で
き、接続ミスを防止することができるからである。
セラミック発振子を示す。このセラミック発振子1は、
2枚の発振子素子10,20と2枚の外装基板30,4
0とを接着剤層50,51,52を間にして積層一体化
したものであり、外形を縦横の寸法が異なる長方形とし
てある。
じ込め形厚み縦振動モードを利用したもので、圧電セラ
ミック基板11,21の表裏面の中央部に振動電極1
2,13と22,23が対向して形成されている。一方
の発振子素子10には、振動電極12,13と接続され
た引出電極14,15が圧電セラミック基板11の一方
の対角の角部に設けられ、他方の発振子素子20には、
振動電極22,23と接続された引出電極24,25が
他方の対角の角部に設けられている。上記発振子素子1
0,20は、圧電セラミック基板11,21の厚み又は
振動電極12,13、22,23の寸法を変えるか、ま
たは振動ダンピング等を行うことによって、その共振周
波数を変えてある。
剤層50の中央部には、振動電極13,22と対応する
開口50aが形成されており、発振子素子10,20同
士を接着した時、振動電極13,22の表面には密閉し
た振動空間が形成される。そのため、発振子素子10,
20の振動が必要以上にダンピングされない。
などの絶縁板よりなり、その内側面には発振子素子1
0,20の振動電極12,23よりやや大きい凹部3
1,41が形成されている。また、外装基板30,40
と発振子素子10,20との間に挟まれる接着剤層5
1,52の中央部にも、凹部31,41と同一形状の開
口51a,52aが形成され、発振子素子10,20の
外面に外装基板30,40を接着した時、振動電極1
2,23の表面に密閉した振動空間が形成される。外装
基板30,40の4隅部には独立した外部電極32〜3
5と42〜45とが形成され、発振子素子10,20お
よび外装基板30,40とを接着一体化した後で、これ
ら外部電極32〜35,42〜45と発振子素子10,
20の引出電極14,15,24,25とを夫々接続す
るべく、側端面に導電膜2a〜2d(なお、導電膜2a
は図示されていない)が形成されている。
32〜35,42〜45および導電膜2a〜2dは、ス
パッタリング,真空蒸着、導電ペーストの印刷および焼
付け等のように公知の手法で形成される。特に、導電膜
2a〜2dの形成前に、接着一体化した積層体の側端面
をサンドプラスト等の処理を行えば、引出電極14,1
5,24,25の露出が良くなるとともに導電膜2a〜
2dの付着が良くなる。また、図3では接着剤層50,
51,52を発振子素子10,20および外装基板3
0,40と別体のシートとして記載したが、液状の接着
剤を発振子素子10,20の表面または外装基板30,
40の内側面に印刷等の手法で塗布してもよい。接着剤
層には一般にエポキシ系接着剤が用いられるが、他の材
料を用いてもよい。
1をワンチップマイコンMに接続した例を示す。この場
合、対角位置の外部電極34,32をマイコンMの2つ
の端子t1 ,t2 に接続して一方のコルピッツ型発振回
路を構成し、他の対角位置の外部電極33,35を別の
2つの端子t3 ,t4 に接続して他方のコルピッツ型発
振回路を構成する。そして、外付けの負荷容量C1 〜C
4 を夫々端子t1 〜t 4 に接続する。この場合には、従
来のように2個の発振子を必要としていた発振回路(図
1参照)に比べて発振子が1個で済むので、回路面積が
小さくなり、実装密度を上げることができる。
ップ型セラミック発振子を示す。このセラミック発振子
5は、2枚の発振子素子60,70と2枚の外装基板8
0,90とを接着剤層100,101,102を間にし
て積層一体化したものであり、外形を長方形としてあ
る。
じ込め形厚み縦振動モードを利用したもので、圧電セラ
ミック基板61,71の表裏面の中央部に振動電極6
2,63と72,73が対向して形成されている。一方
の発振子素子60には、振動電極62,63と接続され
た引出電極64,65が短辺の両端角部に設けられ、他
方の発振子素子70には、振動電極72,73と接続さ
れた引出電極74,75が上記引出電極64,65と対
向する短辺の両端角部に設けられている。上記発振子素
子60,70も、圧電セラミック基板61,71の厚み
又は振動電極62,63、72,73の寸法を変える
か、または振動ダンピング等の手法によって、その共振
周波数を変えてある。
よりなり、その内側面には振動電極62,73よりやや
大きい凹部81,91が形成されている。外装基板8
0,90の4隅部には独立した外部電極82〜85と9
2〜95とが予め形成され、外装基板80,90の外側
面の中央部には短辺方向に帯状のコンデンサ電極86,
96が形成されている。発振子素子60,70および外
装基板80,90とを接着一体化した後で、これら外部
電極82〜85,92〜95と引出電極64,65,7
4,75とを夫々接続するため、側端面に導電膜6a〜
6d(なお、導電膜6aは図示されていない)が形成さ
れ、また表裏のコンデンサ電極86,96を接続するた
め導電膜6eが形成される。発振子素子60,70の間
で挟まれる接着剤層100の中央部には、振動空間形成
用の開口100aが形成され、外装基板80,90と発
振子素子60,70との間に挟まれる接着剤層101,
102の中央部にも、凹部61,71と同一形状の開口
101a,102aが形成されている。この発振子の場
合には、図7に示すようにコンデンサ電極86,96と
外部電極82〜85,92〜95との間隔L1 〜L4 、
および外部電極82〜85,92〜95の幅寸法W1 〜
W4 を選定することにより、所望の容量c1 〜c4 を得
ることができる。
Mに接続した例を示す。この場合、短辺側の2つの外部
電極83,82をマイコンMの端子t1 ,t2 に接続
し、対向する短辺側の外部電極85,84を端子t3 ,
t4 に接続し、コンデンサ電極86を接地している。発
振子5は4個の負荷容量c1 〜c4 を内蔵しているの
で、負荷容量を外付けする必要がなくなり、部品数が1
個で済む。そのため、回路面積を小さくでき、半田付け
箇所も少なくなるので、信頼性が向上する。
80,90にコンデンサ電極86,96を設けたが、片
方のみに設けてもよい。この場合、両方の外装基板は同
一材料で形成する必要はなく、コンデンサ電極を有しな
い外装基板を強度の高いセラミックスまたは樹脂で構成
してもよい。また、コンデンサ電極の方向は、短辺方向
に限らず、長辺方向に設けてもよい。この場合には、各
発振子素子の引出電極を長辺側の両端に設ける必要があ
る。
なく、本発明の要旨を変更しない範囲で当業者が変更,
修正することが可能である。例えば、引出電極および外
部電極の位置は、発振子素子および外装基板の角部に限
らず、図9のように各辺の中間部であってもよい。この
場合、外部電極110〜113の形状は円弧状であって
もよい。上記実施例では外装基板の内側面に振動空間を
形成するための凹部を設けたが、凹部を省略して接着剤
層の開口で振動空間を形成してもよい。また、発振子の
外形形状は長方形に限らず、正方形その他の多角形、ま
たは円形であってもよい。回転対称形状の場合、その方
向性が問題になるが、適当なマーキングを施すことによ
り、方向性を認識することが可能である。発振子素子の
数は2個に限らず、3個以上であってもよい。3個以上
の発振子素子を積層する場合には6個以上の外部電極を
設けることになるが、この場合には外部電極の位置を4
隅部と各辺の中間部とに設けるのが望ましい。また、本
発明で用いられる発振子素子の共振周波数は、互いに異
なる必要はなく、同一周波数であってもよい。また、常
温における周波数は同一であるが、温度特性が異なる発
振子素子を用いてもよい。コンデンサ電極は、第2実施
例に限らず、第1実施例の発振子にも同様に設けること
が可能であり、さらに外部電極を各辺の中間部に設けた
発振子にも同様に設けることが可能である。ただ、第2
実施例の場合は発振子とマイコンとを結ぶ配線が交差し
ないので、第1実施例に比べて配線が簡単である。外部
電極は何れか一方の外装基板にのみ設けてもよい。た
だ、実施例のように両方の外装基板に設ければ、この発
振子をプリント基板に対して裏返しに接続しても支障が
なく、望ましい。なお、発振子の振動モードは厚み縦振
動モードに限らず、厚み滑り振動モードでもよく、要求
される発振周波数に応じて適宜選択される。
よれば、複数の発振子素子を一体化し、部品数を減らし
たので、この発振子をプリント基板に実装した時の実装
面積を小さくでき、実装密度を高めることができる。ま
た、半田付け箇所も少なくなるので、作業時間を短縮で
きるとともに、接続信頼性を向上させることができる。
また、外装基板にコンデンサ電極を設ければ、複数の発
振子素子の他に複数の容量も内蔵することができ、これ
をマイコンの発振回路に用いることにより、複数の基準
クロック信号を1個の発振子のみで発生させることがで
き、回路面積の縮小化、小型高密度化、信頼性の向上を
達成できる。そのため、マイコンの多機能化に容易に対
応できる。
回路図である。
視図である。
図である。
振子の斜視図である。
示す平面図である。
図である。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】積層して接着された2個の発振子素子と、
発振子素子の外面に接着された2枚の外装基板とを備
え、 各発振子素子には圧電セラミック基板の表裏面の中央部
に振動電極が対向して形成され、これら振動電極と接続
された2つの引出電極が圧電セラミック基板の表裏面の
異なる外周縁部に形成されており、 上記引出電極が互いに板厚方向に対向しないように各発
振子素子の向きが設定され、 発振子素子間には上記振動電極に対応する部位に密閉し
た振動空間が形成されており、 外装基板と発振子素子との間にも上記振動電極に対応す
る部位に密閉した振動空間が形成されており、 少なくとも一方の外装基板の外周縁部には4個の外部電
極が独立して形成され、これら外部電極と上記引出電極
とが端面の導電膜を介して夫々接続されていることを特
徴とするチップ型発振子。 - 【請求項2】請求項1に記載のチップ型発振子におい
て、 上記発振子素子および外装基板の外形は実質的に同一の
方形状であり、一方の発振子素子の引出電極はこの発振
子素子の対角の角部に設けられ、他方の発振子素子の引
出電極は上記発振子素子の引出電極と異なる対角の角部
に設けられ、これら引出電極は夫々異なる角部で上記外
部電極と接続されていることを特徴とするチップ型発振
子。 - 【請求項3】請求項1に記載のチップ型発振子におい
て、 上記発振子素子および外装基板の外形は実質的に同一の
方形状であり、一方の発振子素子の引出電極はこの発振
子素子の一辺の両端角部に設けられ、他方の発振子素子
の引出電極は上記発振子素子の引出電極と対向する辺の
両端角部に設けられ、これら引出電極は夫々異なる角部
で上記外部電極と接続されていることを特徴とするチッ
プ型発振子。 - 【請求項4】請求項1ないし3の何れかに記載のチップ
型発振子において、 上記外装基板の少なくとも一方は誘電体基板であり、こ
の誘電体基板よりなる外装基板の外面に外部電極の間で
容量を形成するためのコンデンサ電極が設けられている
ことを特徴とするチップ型発振子。 - 【請求項5】請求項1ないし3の何れかに記載のチップ
型発振子を用いた発振回路であって、 一方の発振子素子の引出電極と導通する一対の外部電極
が1つのコルピッツ型発振回路に接続されるとともに、
他方の発振子素子の引出電極と導通する一対の外部電極
が別のコルピッツ型発振回路に接続され、両発振回路が
2つの異なる周波数信号を発生することを特徴とする発
振回路。 - 【請求項6】請求項4に記載のチップ型発振子を用いた
発振回路であって、 コンデンサ電極が接地され、一方の発振子素子の引出電
極と導通する一対の外部電極が1つのコルピッツ型発振
回路に接続されるとともに、他方の発振子素子の引出電
極と導通する一対の外部電極が別のコルピッツ型発振回
路に接続され、両発振回路が2つの異なる周波数信号を
発生することを特徴とする発振回路。
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