JPH1075120A

JPH1075120A - 水晶発振器

Info

Publication number: JPH1075120A
Application number: JP22911296A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Muraki; 洋一村木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】容器の剛性を高め、さらに、発振回路を構成
する他の電子部品を配置することによる水晶振動体の悪
影響を抑え、特性の変動がなく、低背化した水晶発振器
を提供する。【解決手段】水晶振動体２と、該水晶振動体２と接続し
て発振回路を構成する電子部品３・・・と、前記水晶振
動体２及び電子部品３を収容する容器体１とから成る水
晶発振器である。そして、容器１には、水晶振動体２の
みを専有的に収納する第１のキャビティー部１１と電子
部品３を専有的に収納する第２のキャビティー部１２と
が夫々独立して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、水晶振動体及び該
水晶振動体と接続して発振回路を構成する電子部品とを
容器体に収納した水晶発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】近年、水晶振動体を、他
の表面実装型電子部品と同一の工程でリフロー半田接合
するために、セラミックなどからなる凹状の容器と蓋体
とから成る容器体に収納した水晶発振器が多用されてい
る。

【０００３】容器は、セラミック多層回路基板技術を用
いて形成されるものであり、その中央部に、水晶振動体
及び発振回路を構成する電子部品を収納する凹部が形成
されている。凹部の内壁部には、水晶振動体を載置する
とともに電気的に接続するための接続パッドを有する段
差部が形成されているともに、凹部の底面には、発振回
路を構成するための所定配線パターンが形成されてい
る。尚、所定配線パターンは、接続パッドと接続してい
るとともに、容器外部に形成した端子電極に電気的に接
続されている。

【０００４】このような構造の容器の凹部に、発振回路
を構成するＩＣチップやチップ抵抗やコンデンサを搭載
し、所定配線パターンに半田や導電性樹脂接着剤を介し
て接合する。

【０００５】そして、段差部上の接続パッドに水晶振動
体の入出力パッドとが接続するように載置し、導電性樹
脂接着剤を介して電気的に接続するとともに、機械的に
接合していた。

【０００６】その後、凹部内を所定雰囲気、例えばチッ
素雰囲気に維持して、容器の凹部を蓋体でもって気密性
的に封止していた。

【０００７】即ち、上述の構造の場合には、水晶振動体
の下部に発振回路を構成する各種電子部品が搭載されて
おり、また、水晶振動体と各種電子部品との間には、水
晶振動体が安定して振動しえる振動空間を維持しておく
必要があり、全体として厚みの高い水晶発振器となって
しまう。

【０００８】また、水晶振動体と発振回路を構成する各
種電子部品を収納する凹部が、必然的に大きくなってし
まうため、外部からの衝撃によって発生する容器歪み
が、水晶振動体に伝わり易いものであった。

【０００９】また、水晶振動体は不純物の付着によって
特性が大きく変動してしまうものであり、水晶発振器の
製造工程で熱エージング工程を必要とする。この時、水
晶振動体と各種電子部品とを同一の凹部に収納すること
によって、発振回路の所定配線パターンと各種電子部品
とを接合する接続部材から、上述の熱エージング工程の
熱処理によって、溶剤などの不純物が発生してしまい、
所定雰囲気で気密的に維持した雰囲気が変質したり、ま
た、水晶振動体の表面に不純物が付着してしまい、これ
によっても水晶振動体の特性の変動を与えてしまってい
た。

【００１０】このため、接続部材は、充分に検討して、
例えば、不純物の発生が少なく、ポリイミド系の導電性
樹脂接着剤などを用いるなど、接合部材に大きな制約が
あった。

【００１１】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、水晶振動体とこれに接続し、
発振回路を構成する各種電子部品の収納箇所を完全に分
離して、各種要因による水晶振動体の特性の変動を抑
え、しかも、低背化が可能な水晶発振器を提供するもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、水晶基板の両
主面に振動電極が形成された水晶振動体と、該水晶振動
体と接続して発振回路を構成する電子部品と、前記水晶
振動体及び電子部品を収容する容器体とから成る水晶発
振器において、前記容器体は、前記水晶振動体のみを専
有的に収納する第１のキャビティーと電子部品を専有的
に収納する第２のキャビティーとを夫々独立して有して
いる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、容器の第１のキャビティー部
が水晶振動体を収納するキャビティー部であり、第２の
キャビティー部が発振回路を構成する各種電子部品を収
納するキャビティー部である。

【００１４】従って、全体として、水晶振動体及び発振
回路を構成する各種電子部品を夫々が設されることにな
るため、低背化の水晶発振器となる。

【００１５】また、第１のキャビティー部と第２のキャ
ビティー部とを分離独立して設けることにより、キャビ
ティー部の剛性が高まり、外部の衝撃が容器に与えられ
ても、歪みや内部応力が発生しににくく、水晶振動体の
安定した振動動作が維持されやすくなる。

【００１６】さらに、発振回路を所定配線パターンと各
種電子部品の接続ために用いる部材から発生する不純物
は、水晶振動体を収納する第１のキャビティー部にはな
んらの影響を与えることがないため、第１のキャビティ
ー部に気密的に封止された水晶振動体に不純物が付着す
ることなく、水晶振動体の固有の特性を長期に渡り導出
させることができ、また、第２のキャビティー部におい
て所定配線パターンと各種電子部品との接合方法に自由
度が高まり、全体として、製造工程が簡略化する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水晶発振器を図面
に基づいて詳説する。図１は、水晶発振器の断面構造図
であり、図２は、蓋体を省略した状態の平面図である。

【００１８】１０は水晶発振器であり、１は容器、２は
水晶振動体、３・・・は各種電子部品であり、４は金属
蓋体である。

【００１９】容器１は、例えば多層構造のセラミックな
どから成り、少なくとも２つのキャビティー部、即ち、
第１のキャビティー部１１、第２のキャビティー部１２
が形成されている。そして、水晶振動体２を収納する第
１のキャビティー部１１の内壁面には、水晶振動体２と
電気的に接続する接続パッド１３ａ、１３ｂが形成され
た段差部１３、１３が形成さられている。

【００２０】この容器１は、底面部となる平板状の第１
の誘電体層１ａ、第１のキャビティー部１１、第２のキ
ャビティー部１２となる２つの窓部を有し、特に第１の
キャビティー部１１の段差部１３となる第２の誘電体層
１ｂ、第１のキャビティー部１１、第２のキャビティー
部１２となる２つの窓部を有する第３の誘電体層１ｃを
含む少なくとも３層以上の構造となっている。

【００２１】また、各層間には、発振回路を構成する所
定配線導体が形成されている。誘電体層１ａと誘電体層
１ｂとの層間に形成した所定配線導体は、第２のキャビ
ティー部１２の底面に露出して、各種電子部品３と接合
する配線パターンを構成する。また、誘電体層１ｂと誘
電体層１ｃとの層間に形成した所定配線導体は、第１の
キャビティー部１１の段差部１３に露出して、水晶振動
体２と電気的に接続する接続パッド１３ａ、１３ｂを構
成する。具体的には、各誘電体層となるグリーンシート
に必要に応じてパンチ加工により窓部を形成し、また、
必要に応じて所定配線導体間を接続する貫通孔を形成
し、続いて、所定配線導体となる導体膜、貫通孔に充填
する導体を、厚膜導電性ペーストを印刷し、乾燥し、各
グリーンシートを積層した後、一体的に焼成することに
よって得られる。尚、図には示していないが、容器の外
表面には、所定配線導体と接続する端子電極が形成され
ており、この端子電極によって、外部のプリント配線基
板に電気的に接続されることになる。

【００２２】水晶振動体２は、水晶結晶体から特定の結
晶方位で切断された水晶基板２１が用いられ、この水晶
基板２１の両主面に互いに対向しあう振動電極２２、２
３が形成されている。また、振動電極２２、２３間に所
定電位の信号を与えるための接続パッド２４ａ、２４ｂ
が水晶基板１の端部に延出されている。

【００２３】このような水晶振動体２は、水晶基板２１
上に公知の薄膜技法によって簡単に形成することができ
る。

【００２４】蓋体４は、容器体１の第１のキャビティー
部１１、第２のキャビティー部１２に共通的に被覆する
ものであり、例えば容器体１の第１のキャビティー部１
１、第２のキャビティー部１２の開口周囲にシーム部材
を介してシーム溶接によって気密的に封止を行う。

【００２５】次に、容器１に水晶振動体２、各種電子部
品３・・の配置する構造について説明する。

【００２６】水晶振動体２は、容器体１の第１のキャビ
ティー部１１に収納配置される。また、水晶振動体２と
接続し、発振回路を構成する各種電子部品３・・・は、
第２のキャビティー部１２に収納配置される。

【００２７】各種電子部品３・・・は、第２のキャビテ
ィー部１２の底面に現れる所定配線パターンにフリップ
チッフ方式によって接合することが望ましい。発振回路
の構成から通常、各種電子部品は、複数のインバータを
集積したＩＣチップ及び負荷容量となるチップコンデン
サ、また帰還抵抗となるチップ抵抗である。このような
各種電子部品３・・・の搭載面が第２のキャビティー部
１２の底面であるため、精度高く半田を印刷・塗布する
ことが困難であるため、先に電子部品３の端子電極部分
に半田ボールを形成し、所定配線パターンに電子部品３
を搭載して、熱処理によって半田接合させる法が精度が
高い接合が達成できる。

【００２８】次に、水晶振動体２は、第１のキャビティ
ー部１１の段差部１３の接続パッド１３ａ、１３ｂが電
気的に接続し、機械的に接合する。具体的には、段差部
１３・・の表面に、水晶振動体２の一部を載置して、導
電性樹脂接着剤を供給・熱硬化を行う。または、段差部
１３の接続パッド１３ａ、１３ｂと水晶振動体２の出力
パッド２４ａ、２４ｂとの間にワイヤボンディング細線
げ接合し、第１のキャビティー部１１内に水晶振動体２
を吊設するようにしても構わない。

【００２９】その後、容器１の上面に、蓋体４を被覆し
て、第１のキャビティー部１１、第２のキャビティー部
１２を気密性的に封止を行う。具体的には、第１のキャ
ビティー部１１、第２のキャビティー部１２の開口周囲
にシール溶接部材を載置する導体膜を形成しておき、図
１に示すようなシール溶接部材４０を介在させて、金属
製の蓋体４を載置し、溶接によって、気密的に封止す
る。

【００３０】尚、少なくとも、第１のキャビティー部１
１は、チッ素など所定雰囲気とする必要がある。

【００３１】ここで、水晶振動体２１が収納・配置され
ている第１のキャビティー部１１は、水晶振動体２の周
囲に、水晶振動体２自身の安定した振動が維持できる程
度の空間、例えば、０．２ｍｍ程度の空間があれば、第
１のキャビティー部１１の容量を小さく設定することが
できる。

【００３２】以上のように、本発明によれば、容器１内
に、複数のキャビティー部１１、１２が独立して存在し
ているため、容器１自身の機械的な剛性が高まり、例え
ばプリント配線基板に接合した時などに発生する容器の
歪みなどする応力が発生しても、容器１が変形すること
を有効に抑えることができ、水晶振動体２にかかる応力
も少なくなり、安定した振動特性が維持できる。

【００３３】また、水晶振動体２を収納した第１のキャ
ビティー部１１と発振回路を構成する他の電子部品３・
・・を収納した第２のキャビティー部１２とが夫々独立
しているため、電子部品３・・・またはその接続部材か
ら不要な有機不純物が発生しても、水晶振動体２には直
接影響することがないため、これによって、安定した特
性を導出することができる。

【００３４】また、発振回路を構成する他の電子部品３
・・・をフリップチップ方法などキャビティー部に収納
・配置するにあたり、最も効率の高い、精度の高い方法
で選択的に行えるため、接合方法に自由度が高まり、全
体として、製造工程が簡略化する。

【００３５】特に、フリップチップ接合方法を用いる
と、第２のキャビティー部１２側でも非常に低配下で
き、第１のキャビティー部１１の水晶振動体２の配置の
低背化とあいまって、全体として、非常に低背化した水
晶発振器となる。

【００３６】上述の実施例では、第１のキャビティー部
１１の内壁に形成した段差部１３は、水晶振動体２の接
合方法、接合構造によって種々変更することができる。

【００３７】また、容器１には、第１のキャビティー
部、第２のキャビティー部のみを形成しているが、必要
に応じて、３つ、４つとキャビティー部を増加させても
構わない。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明では、容器体に水
晶振動体を収納配置する第１のキャビティー部と、水晶
振動体と接続し、且つ発振回路を構成する他の電子部品
を収納配置する第２のキャビティーとが、夫々気密的に
独立して並設されているため、水晶振動体を配置した第
１のキャビティー部内の環境を、長期にわたり安定な状
態で維持でき、長期にわたり、安定した特性を導出する
ことができる。

【００３９】また、キャビティー部が複数独立している
ため、容器の剛性が高まり、耐衝撃性に優れた水晶発振
器となる。

【００４０】また、複数のキャビティー部が並設されて
いるため、全体として低背化した水晶発振器となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水晶発振器の断面図である。

【図２】本発明の水晶発振器の蓋体を省略した状態の平
面図である。

【符号の説明】

１・・・・容器体１１・・・第１のキャビティー部１２・・・第２のキャビティー部１３・・・段差部２・・・・水晶振動体３・・・・発振回路を構成する電子部品４・・・・蓋体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶基板の両主面に振動電極が形成された
水晶振動体と、該水晶振動体と接続して発振回路を構成する電子部品
と、前記水晶振動体及び電子部品を収容する容器体とから成
る水晶発振器において、前記容器体は、前記水晶振動体と電子部品とを夫々別に
収納する独立した２つのキャビティーを有していること
を特徴とする水晶発振器。