JPH09284050A - 発振器の構造 - Google Patents

発振器の構造

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JPH09284050A
JPH09284050A JP11311696A JP11311696A JPH09284050A JP H09284050 A JPH09284050 A JP H09284050A JP 11311696 A JP11311696 A JP 11311696A JP 11311696 A JP11311696 A JP 11311696A JP H09284050 A JPH09284050 A JP H09284050A
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JP
Japan
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cavity
crystal oscillator
oscillator
ceramic substrate
air
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JP11311696A
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English (en)
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Masabumi Harada
正文 原田
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度・高安定を維持しながら小型・薄型そ
して安価な水晶発振器を提供する。 【解決手段】 圧電振動子と複数の回路素子から成る発
振器において、複数の回路素子を実装する多層セラミッ
ク基板を薄肉部と厚肉部とから構成し、前記薄肉部上面
を前記回路素子の実装領域とすると共に、前記厚肉部上
面にキャビティを設け、該キャビティ内に圧電振動子を
気密封止した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話等
の移動体通信機器に用いられる発振器等の圧電デバイス
のパッケージ構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電デバイス、例えば温度補償型
水晶発振器は、水晶振動子と発振回路により生成した基
準信号に対して、温度補償回路により温度特性上の補償
を加えることにより、周波数偏差の高精度化を図ってい
る。従来の水晶発振器は、図3に示すように金属キャッ
プ1と、回路基板2とを備え、コンデンサや抵抗等のチ
ップ部品4、トリマコンデンサやトリマ抵抗等の周波数
調整素子5、ダイオードやトランジスタやIC等の半導
体素子6といった各種電子部品を、夫々半田により回路
基板2上に実装した上で、水晶振動子を気密封止したセ
ラミック容器3を基板2上に取り付けた構成を備えてい
る。また、セラミック容器3も回路基板2上の配線パタ
ーン上に半田により接続され、金属キャップ1は回路基
板2上面及びセラミック容器3を保護するように全体を
覆った状態で回路基板2上に半田にて固定される。セラ
ミック容器3は、図4の分解斜視図に示すように、金属
やセラミックなどの板状部材からなるリッド7と、上面
に凹所を有したセラミックパッケージ8と、凹所内に導
電性ペースト10により固定された水晶振動子9と、を
備え、シーム溶接等によりリッド7をセラミックパッケ
ージ8上面に固定して、水晶振動子9をセラミックパッ
ケージ8内の凹所に気密封止している。
【0003】しかしながら、図3に示した構造の水晶発
振器においては、水晶振動子9を気密封止する際に基板
となるセラミックパッケ−ジ8と、回路素子4、5、6
を実装する回路基板2との2種類の基板類を必要とする
ため、構成部品数の削減が困難であり小型化及びコスト
削減が図れないという欠点があった。また、プラスチッ
クモールドされた半導体素子6を半田にて基板上に固定
しているため、小型化が困難であった。また、温度補償
型水晶発振器の小型化を図るパッケージ構造として図5
に示す構造がある。このパッケージ構造では、水晶振動
子9と複数の回路素子からなる温度補償型発振器におい
て、多層セラミック基板11内に封止室11aを形成
し、この封止室11a内に水晶振動子9と複数の回路素
子を気密封止している。
【0004】回路素子の実装の方法としては、プラスチ
ックモ−ルドしていないベアチップとしての半導体素子
(ダイオード・トランジスタ・IC等)12上の端子を
ワイヤー13を用いて封止室11aの内底面上に形成さ
れた端子と接続している。またチップ部品(抵抗・コン
デンサ等)4はポリイミド導電ペ−ストにより多層セラ
ミック基板11の封止室11a内に固定し、水晶振動子
9については、ポリイミド系導電性ペーストにより多層
セラミック基板11の封止室11a内のパッド11b上
に固定している。これらの回路素子12、4及び水晶振
動子9を多層セラミック基板11内に実装後、シーム溶
接等によりリッド7を多層セラミック基板11に固定し
て気密封止している。また、図6に示すように多層セラ
ミック基板11の裏面にキャビティ14を形成し、周波
数調整素子(トリマコンデンサ・トリマ抵抗等)5を前
記キャビティ14に半田により固定している。
【0005】しかしながら、上記従来構造の水晶発振器
では、同一の封止室11a内に、水晶振動子9とチップ
部品4及びベアチップの半導体素子12をポリイミド系
導電性ペーストで固定しており、経年変化によりポリイ
ミド系導電性接着剤からガスが放出されて容器内が汚染
されるため水晶振動子9の劣化が大きくなるという顕著
な欠点を有している。又、ポリイミド系導電性接着剤は
硬いため、水晶振動子9を固定した場合にはその接着剤
が硬化する過程で、大きな歪みが発生し、その歪みが残
留して水晶振動子9の周波数安定性が劣化するという欠
点も有する。
【0006】又、図5および図6に示すように、封止室
11a内の多層セラミック基板の上面に水晶振動子9
と、チップ部品4、ベアチップの半導体素子12を実装
すると共に、裏面に周波数調整素子5を重ねるように実
装するため、このパッケ−ジを搭載する電子機器のプリ
ント基板に対してパッケ−ジ占有面積を少なくすること
はできるが、パッケージ高さを薄くすることは困難であ
る。また、多層セラミック基板11の製造において、積
層プレス工程で両面に夫々封止室11aとキャビティ1
4を形成するために専用治具を必要とする。そのためこ
のような構造のセラミック基板11はコストが高くなる
という欠点があった。また、チップ部品4・ベアチップ
の半導体素子12を多層セラミック基板11にポリイミ
ド系導電性ペーストにより固定した後に水晶振動子9を
固定するため、水晶振動子9に不備があることが判明し
た場合に、その水晶振動子9を取り外して交換すること
は不可能であってチップ部品4・ベアチップの半導体素
子12及び多層セラミック基板11を廃棄しなければな
らないという問題があり、そのため高精度・高安定そし
て安価な温度補償型水晶発振器を得ることは困難であ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の圧
電発振器が有する欠点を除去する為になされたものであ
って、高精度・高安定を維持しながら小型・薄型そして
安価な水晶発振器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】上述の目的を達成するため
本発明に係わる温度補償型水晶発振器は、水晶振動子と
複数の回路素子から成る温度補償型水晶発振器におい
て、複数の回路素子を実装する多層セラミック基板に直
接水晶振動子を気密封止する。特に多層セラミック基板
に回路素子の実装領域とは別に水晶振動子を直接気密封
止する封止室を形成した。また回路素子のうち半導体素
子にベアチップを用いており、回路素子を多層セラミッ
ク基板に導電性ペーストまたは高温半田にて固定し、水
晶振動子をシリコーン系導電性ペーストにて多層セラミ
ック基板に固定したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を示す図面
と実験結果とに基づいて詳細に説明する。図1及び図2
は夫々本発明の一形態例の温度補償型水晶発振器の斜視
図と裏面の斜視図である。なお、本発明は温度補償型水
晶発振器に限らず、圧電デバイスのパッケージ構造一般
に適用可能である。図1に示すようにこの形態例の温度
補償型水晶発振器は、上面に厚肉部15Aと薄肉部15
Bからなる段差部を有した一体型多層セラミック基板1
5と、水晶振動子を収納支持するために基板15の厚肉
部15Aの上面に形成された水晶振動子用キャビティ1
6と、キャビティ16を封止するリッド17と、基板上
面全体を封止する金属キャップ18と、を有する。基板
15の薄肉部15B上には、半導体素子(ダイオード・
トランジスタ・IC等)12上の端子をワイヤー13を
用いて薄肉部15B上の端子と接続し、またチップ部品
(抵抗・コンデンサ等)4、周波数調整用素子5を薄肉
部15B上の図示しない配線パターン上に高融点半田、
導電性ペースト等により実装する。このように本形態例
の一体型多層セラミック基板15は、チップ部品4、周
波数調整素子5及びベアチップの半導体素子12を実装
する領域としての薄肉部15Bと、水晶振動子9を固定
及び気密封止する領域である厚肉部15A(水晶振動子
用キャビティ16)からなり、且つこれらを連続一体的
に設けた構成を有する。水晶振動子9は、水晶振動子用
キャビティ16内に形成された電極16a上にゴム弾性
を有して歪みが発生したところで緩和しやすく、ガス発
生の少ないシリコーン系導電性ペースト20にて固定す
る。リッド17は、シーム溶接により厚肉部15A上面
に固定して、キャビティ16内の水晶振動子9を気密封
止する。
【0010】図3に示した従来の温度補償型水晶発振器
では、水晶振動子9を気密封止するセラミック容器3と
回路素子を実装する回路基板2の2個の基板を使用して
いたが、本形態例では一体型多層セラミック基板15を
用いることにより部品点数を削減できることが明らかで
ある。また水晶振動子9を他の部品(チップ部品4・周
波数調整素子5及びベアチップの半導体素子12)と分
離して、キャビティ16内に気密封止することにより、
導電性ペースト及び半田等による水晶振動子9の劣化を
防止することができる。また、水晶振動子9を一体型多
層セラミック基板15のキャビティ16内に、ゴム弾性
を有するシリコーン系導電性ペースト20により固定す
ることで、水晶振動子9に生ずる歪みを最小限に抑える
ことができる。その結果、高精度且つ高安定の水晶振動
子を一体型多層セラミック基板15内に形成できる。
【0011】前述の様にベアチップの半導体素子12
は、ワイヤー13により一体型多層セラミック基板15
の薄肉部15B上に形成された端子と電気的に接続され
ている。ベアチップの半導体素子12を用いることで発
振器の小型化を図ることができる。即ち、プラスチック
モールドすると、部品が大型化するとともに、その部品
を搭載する機器は大型化する。そこで、ベアチップ部品
を利用することにより、ベアチップ部品を搭載する機器
を小型化することが可能となるのである。また、チップ
部品4及び周波数調整素子5は、導電性ペーストまたは
高融点半田により一体型多層セラミック基板15に固定
される。高融点半田を用いる理由は、次のとおりであ
る。即ち、発信器を電子機器のプリント基板上に半田に
より固定する場合に、半田の溶ける温度まで発振器を加
熱するが、もし発振器内部においても同じ融点の半田を
利用すると、発振器をプリント基板に実装する過程で、
発振器内部の半田が解けて部品が離脱する。従って、上
記状況下で発振器内部の半田が溶けることがないように
高温半田としている。
【0012】本形態例の温度補償型水晶発振器のパッケ
ージ高さは、図4に示すような従来の水晶振動子9を気
密封止するセラミック容器3と同一のパッケージ高さと
することが可能であり、薄型の温度補償型水晶発振器を
実現できる。水晶振動子9をキャビティ16内に気密封
止した後、水晶振動子9の電気特性を測定し、回路素子
(チップ部品4・周波数調整素子5・ベアチップの半導
体素子12)を実装するという手順を経る為、水晶振動
子9の特性の良否を判定するとともに水晶振動子9の電
気特性に合わせて回路素子の特性、特にチップ部品4の
定数を選択することにより、より高精度・高安定な温度
補償型水晶振動子を得ることができる。また、本形態例
では、回路素子(チップ部品4・周波数調整素子5・ベ
アチップの半導体素子12)を一体型多層セラミック基
板15の片側面上のみに実装しており、図5及び図6に
示すような基板両面に実装するタイプの温度補償型水晶
発振器の場合よりも実装コストが安価である。また本発
明の一体型多層セラミック基板15は、片側のみにキャ
ビティ16を設け、裏面を平滑にすることで基板15の
製造コストを安価にしている。水晶振動子9及び回路素
子(チップ部品4・周波数調整素子5・ベアチップの半
導体素子12)を一体型多層セラミック基板15に実装
後、金属キャップ1を一体型多層セラミック基板15に
半田により固定する。
【0013】図2に示すように、一体型多層セラミック
基板15の裏面にリードレスチップキャリア構造の電極
21を形成し、且つ金属キャップ1を一体型多層セラミ
ック基板15に半田により固定することにより、温度補
償型水晶発振器の上面を平滑にして自動部品実装機に対
応させることも可能である。即ち、部品を自動的に実装
する場合には、部品の上面を負圧を用いた吸着ツールに
よって吸着して移送を行うが、この吸着ツールによる吸
着になじみ易いのは、平坦面であるため、このように平
坦、平滑にしているのである。なお、上記形態例では主
として温度補償型の水晶発振器を示したが、本発明を適
用可能な圧電デバイスは、温度補償型である必要はな
く、電圧制御発振器等に適用してもよい。また、圧電素
子として水晶以外のタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチ
ウム、四ほう酸リチウム、圧電セラミック等を用いたデ
バイスであってもよい。即ち、本発明は、圧電振動子と
複数の回路素子から成る発振器のパッケージ一般に適用
可能である。
【0014】
【発明の効果】本発明は以上説明した如く構成するもの
であるから、高精度・高安定を維持しながら小型・薄型
そして安価な圧電振動子から成る発振器を提供する上で
著しい効果を発揮する。即ち、請求項1の発明は、圧電
振動子と複数の回路素子から成る発振器において、複数
の回路素子を実装する多層セラミック基板を薄肉部と厚
肉部とから構成し、前記薄肉部上面を前記回路素子の実
装領域とすると共に、前記厚肉部上面にキャビティを設
け、該キャビティ内に圧電振動子を気密封止したので、
圧電振動子、回路素子を単一の基板上、又は基板内に搭
載することが可能となり、小型、薄型化、低コスト化を
実現できた。請求項2の発明は、前記回路素子のうちの
半導体素子としてベアチップを用いたため、機器の小型
化を実現できる。請求項3の発明は、前記回路素子を前
記多層セラミック基板の薄肉部上に導電性ペーストまた
は高温半田にて固定し、前記圧電振動子をシリコーン系
導電性ペーストにて前記キャビティ内に固定したので、
発振器をプリント基板上に半田によって接続する際に、
発振器内部の半田が溶けて部品が外れるという不具合を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる発振器の分解斜視図。
【図2】本発明に係わる発振器の裏面を示す斜視図。
【図3】従来の発振器の分解斜視図。
【図4】従来の温度補償型発振器に実装される水晶振動
子の斜視図。
【図5】従来の発振器の分解斜視図。
【図6】従来の発振器の裏面を示す斜視図。
【符号の説明】
1……金属キャップ、2……回路基板、3……セラミッ
ク容器、4……チップ部品、5……周波数調整素子、6
……半導体素子、7……リッド、8……セラミックパッ
ケージ、9……水晶振動子、10……導電性ペースト、
11……セラミック多層基板、12……ベアチップの半
導体素子、13……ワイヤー、14……キャビティ、1
5……一体型多層セラミック基板、15A……厚肉部、
15B……薄肉部、16……水晶振動子用キャビティ、
17……リードレスチップキャリア構造電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電振動子と複数の回路素子から成る発
    振器において、複数の回路素子を実装する多層セラミッ
    ク基板を薄肉部と厚肉部とから構成し、前記薄肉部上面
    を前記回路素子の実装領域とすると共に、前記厚肉部上
    面にキャビティを設け、該キャビティ内に圧電振動子を
    気密封止したことを特徴とする発振器の構造。
  2. 【請求項2】 前記回路素子のうちの半導体素子として
    ベアチップを用いたことを特徴とする請求項1記載の発
    振器の構造。
  3. 【請求項3】 前記回路素子を前記多層セラミック基板
    の薄肉部上に導電性ペーストまたは高温半田にて固定
    し、前記圧電振動子をシリコーン系導電性ペーストにて
    前記キャビティ内に固定したことを特徴とする請求項1
    または2記載の発振器の構造。
JP11311696A 1996-04-10 1996-04-10 発振器の構造 Pending JPH09284050A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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