JP2007208464A

JP2007208464A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2007208464A
Application number: JP2006023042A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Fukiharu; 栄一吹春
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた小型の圧電発振器を提供する。
【解決手段】集積回路素子１０と、この集積回路素子１０が搭載される集積回路素子搭載基部３１と、この集積回路素子搭載基部３１の外周縁部分に集積回路素子１０を取り囲んで第一のキャビティ部３４が形成される集積回路素子側枠部３２と、圧電振動素子２３と、この圧電振動素子２３が搭載される圧電振動素子搭載基部２１と、この圧電振動素子搭載基部２１の外周縁部分に圧電振動素子２３を取り囲んで第二のキャビティ部２５が形成される圧電振動素子側枠部２２と、第二のキャビティ部２５を塞ぐ蓋体２４と、集積回路素子側枠部３２と圧電振動素子搭載基部２１とを電気的、機械的に接続する導電性材３３と、第一のキャビティ部３４と導電性材３３とを圧電振動素子側枠部２２の外周面の高さまで覆う樹脂４０とを備えて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に用いられる圧電発振器に関するものである。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。
かかる従来の圧電発振器としては、内部に圧電振動素子が収容されている第１の容器体を、キャビティ部内に前記の圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子やコンデンサ等のチップ型コンデンサ（図示せず）が収容されている第２の容器体上に取着させた構造のものが知られており、かかる圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置させた上、第２の容器体の下面に設けられている外部端子を外部配線基板の配線に半田接合することにより外部配線基板上に実装される。

なお、第１の容器体や第２の容器体は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。

また、前記集積回路素子の内部には、圧電振動素子の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路が設けられており、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを集積回路素子のメモリ内に格納すべく、第２の容器体の下面や外側面等には温度補償データ書込用の書込制御端子が設けられていた。この書込制御端子に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて集積回路素子内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが集積回路素子のメモリ内に格納される。
特開２００４−１２９０９０号公報

しかしながら、上述した従来の圧電発振器の集積回路素子が第２の容器体の凹状の第一のキャビティ部に配置させてある場合、圧電発振器が小型化するにつれ、第２の容器体の凹状の第一のキャビティ部と集積回路素子間の隙間が狭くなり、集積回路素子の回路形成面（下面）と第２の容器体の側枠部間に絶縁性の樹脂材を注入するのが困難となり、圧電発振器の生産性が著しく低下するという欠点を有していた。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた圧電発振器を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、圧電発振器であって、集積回路素子と、この集積回路素子が搭載される集積回路素子搭載基部と、この集積回路素子搭載基部の外周縁部分に前記集積回路素子を取り囲んで第一のキャビティ部が形成される集積回路素子側枠部と、圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載基部と、この圧電振動素子搭載基部の外周縁部分に前記圧電振動素子を取り囲んで第二のキャビティ部が形成される圧電振動素子側枠部と、前記第二のキャビティ部を塞ぐ蓋体と、前記集積回路素子側枠部と前記圧電振動素子搭載基部とを電気的、機械的に接続する導電性材と、前記第一のキャビティ部と前記導電性材とを圧電振動素子側枠部の外周面の高さまで覆う樹脂と、を備えて構成されることを特徴とする。

また、本発明の圧電発振器は、上記構成において、前記圧電振動素子搭載基部の外周面が、前記集積回路素子側枠部各辺の幅の内側に位置することを特徴とする。

本発明の圧電発振器によれば、集積回路素子側枠部と前記圧電振動素子搭載基部とを電気的、機械的に接続する導電性材を樹脂で保護することが可能となり、外的要因による電気的変動を抑えることが可能となる。
また、樹脂注入用として集積回路素子側枠部に切欠部が形成されていても、切欠部を樹脂で完全に被うこととなるので、外部からの集積回路素子への不要物の浸入を抑えることが可能となり電気的信頼性の高い圧電発振器を得ることが可能となる。
したがって、取り扱いが簡便で、かつ、生産性にも優れた圧電発振器とすることができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す図であり、図２は集積回路素子搭載基部と集積回路素子側枠部の平面図である。図３は本発明の実施形態に係る圧電発振器の製法の一例を示す断面図である。

図１に示す圧電発振器１００は、集積回路素子１０を搭載する集積回路素子搭載基部３１の下面に外部接続電極端子Ｇが設けられ、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部１１の上面には集積回路素子１０、チップ型コンデンサＣが搭載されている。また、集積回路素子１０を搭載する集積回路素子搭載基部３１には集積回路素子１０を囲んで第一のキャビティ部３４を形成する集積回路素子側枠部３２、また、集積回路素子搭載基部３１の底面には複数個の書込制御端子が形成されている。また、本発明の圧電発振器１００においては集積回路素子側枠部３２の一部には切欠部３６が形成されており、また、図１に示すように集積回路素子側枠部３２の上面には、圧電振動素子２３が収容されている圧電振動子２０を載置して固定した構造となっている。

図１において圧電振動子２０は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る圧電振動素子搭載基部２１と、圧電振動素子搭載基部２１と同様のセラミック材料から成る圧電振動素子側枠部２２、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成る蓋体２４とから成り、圧電振動素子搭載基部２１の上面に圧電振動素子側枠部２２を取着させ、その上面に蓋体２４を載置して固定させることによって圧電振動子１０が構成され、圧電振動素子側枠部２２の内側に位置する圧電振動素子搭載基部２１の上面に圧電振動素子２３が実装されている。

前記圧電振動子２０は、その内部に、具体的には、圧電振動素子搭載基部２１の上面と圧電振動素子側枠部２２で囲まれる内部（第２のキャビティ部２５）と蓋体２４の下面とで囲まれる空間部内に圧電振動素子２３を収容して気密封止されており、圧電振動素子搭載基部２１の上面には圧電振動素子２３の振動電極に接続される一対の搭載パッド（図示せず）等が、圧電振動素子搭載基部２１の下面には後述する集積回路素子側枠部２２に接続される複数個の接続用端子がそれぞれ設けられ、これらの搭載パッドや接続用端子は圧電振動素子搭載基部２１表面の配線パターンや圧電振動素子搭載基部２１内部に埋設されているビアホール等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。

一方、圧電振動子２０の内部に収容される圧電振動素子２３は、所定の結晶軸でカットした圧電片の両主面に一対の振動電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して圧電片に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。

そして、上述した圧電振動子２０が取着される集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１と集積回路素子側枠部３２は概略矩形状を成しており、ガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミック，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって平板状を成すように形成されている。

また、図２において集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を取り囲む集積回路素子側枠部３２の切欠部３６は捨代領域Ｂまで開口されており、捨代領域Ｂの切欠部３６は樹脂４０を注入するための注入口とし利用される。

前記集積回路素子１０を搭載する集積回路素子搭載基部３１は、基板領域Ａの下面の四隅部に４つの外部接続電極端子（電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子）Ｇが形成され、４つの外部接続電極端子Ｇ間の周縁には少なくとも２個の書込制御端子が形成されている。また、集積回路素子搭載基部３１の上面の四隅部を囲む周縁には集積回路素子側枠部３２が、また上面の中央域にはフリップチップ型の集積回路素子１０が設けられている。

また、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１の下面に設けられている４つの外部接続電極端子Ｇは、圧電発振器１００をマザーボード等の外部配線基板（図示せず）に接続するための端子として機能するものであり、圧電発振器１００を外部配線基板上に搭載する際、外部配線基板の回路配線と半田等の導電性材を介して電気的に接続されるように成っている。

また、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１の上面に設けられる集積回路素子側枠部３２は、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１と圧電振動子２０との間に、集積回路素子１０やチップ型コンデンサＣを配置させるのに必要な所定の間隔を確保しつつ、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１の接続用端子を圧電振動子２０の接続用端子に接続するためのものである。

更に、上述した集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１の中央域には、複数個の搭載用パッドが設けられており、これら搭載用パッドに集積回路素子１０の接続パッドをＡｕバンプや半田、異方性導電接着材等の導電性材を介して電気的、及び機械的に接続させることによって集積回路素子１０が集積回路素子搭載基部３１上の所定位置に取着される。

また、集積回路素子１０は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子２３の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子２３の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。

ここで、本発明の特徴部分は図１に示すように、集積回路素子１０と、この集積回路素子１０が搭載される集積回路素子搭載基部３１と、この集積回路素子搭載基部３１の外周縁部分に集積回路素子１０を取り囲んで第一のキャビティ部３４が形成される集積回路素子側枠部３２と、圧電振動素子２３と、この圧電振動素子２３が搭載される圧電振動素子搭載基部２１と、この圧電振動素子搭載基部２１の外周縁部分に前記圧電振動素子２３を取り囲んで第二のキャビティ部２５が形成される圧電振動素子側枠部２２と、第二のキャビティ部２５を塞ぐ蓋体２４と、集積回路素子側枠部３２と圧電振動素子搭載基部２１とを電気的、機械的に接続する導電性材３３と、第一のキャビティ部３４と導電性材３３とを圧電振動素子側枠部２２の外周面の高さまで覆う樹脂４０と、を備えて構成されることから、樹脂４０で、集積回路素子側枠部３２の内部と圧電振動素子側枠部２２を完全に被う形態とすることで、集積回路素子側枠部３２と圧電振動素子搭載基部２１とを電気的、機械的に接続する導電性材３３を樹脂４０で保護することが可能となり、外的要因による電気的変動を抑えることが可能となる。

また、樹脂注入用として集積回路素子側枠部３２に切欠部３６が形成されていても、切欠部３６を樹脂４０で完全に被うこととなるので、外部から集積回路素子１０への不要物の浸入を抑えることが可能となり電気的信頼性の高い圧電発振器を得ることが可能となる。

また、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有する集積回路素子搭載基部３１の第一のキャビティ部３４を囲う集積回路素子側枠部３２の一部には、集積回路素子側枠部３２の頂部より第一のキャビティ部３４底面に至る切欠部３６が形成されていることから、基板領域Ａ内の第一のキャビティ部３６にコンデンサ等のチップ型コンデンサＣを搭載することで、集積回路素子１０を収容する第一のキャビティ部３４を有効に利用可能となり、圧電発振器１００の小型化が可能となる。

シート基板状に配列された集積回路素子搭載基部３１と集積回路素子側枠部３２とに集積回路素子１０、チップ型コンデンサＣを搭載しつつ、集積回路素子側枠部３２に圧電振動子２０を搭載した状態で、容器５０に入れ、この容器５０に樹脂４０を注入すると、各第一のキャビティ部３４に樹脂４０が注入される。この樹脂４０は、圧電振動子２０の側面まで達するように注入される。
その後、各圧電発振器１００に個片化する。このときに、圧電振動子２０は、集積回路素子搭載基部３１よりも主面の面積が小さく、集積回路素子側枠部３２の各辺の幅の内側に位置に接続されるので、個片化したときに、樹脂４０が圧電振動子２０の側面に達している。

したがって、本発明の圧電発振器１００によれば、図２、図３に示すように容器５０にシート基板の状態でマトリクス状に複数配置された圧電発振器１００に一括して樹脂４０を注入することができるので、圧電発振器１００の製造においてその作業性、生産性の向上が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上述の実施形態においては、図１に示すように集積回路素子側枠部３２の切欠部３６を塞ぐように樹脂４０を圧電振動素子側枠部２２の上限部分まで形成しているが、圧電振動素子側枠部２２の下限部分まで形成した構成でも構わない。この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。

本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す図である。集積回路素子搭載基部と集積回路素子側枠部の平面図である。本発明の実施形態に係る圧電発振器の製法の一例を示す断面図である。

符号の説明

１００圧電発振器
１０集積回路素子
２０圧電振動子
２１圧電振動素子搭載基部
２２圧電振動素子側枠部
２３圧電振動素子
２４蓋体
２５第二のキャビティ部
３１集積回路素子搭載基部
３２集積回路素子側枠部
３３導電性材
３４第一のキャビティ部
３６切欠部
４０樹脂
５０容器

Claims

集積回路素子と、この集積回路素子が搭載される集積回路素子搭載基部と、この集積回路素子搭載基部の外周縁部分に前記集積回路素子を取り囲んで第一のキャビティ部が形成される集積回路素子側枠部と、
圧電振動素子と、この圧電振動素子が搭載される圧電振動素子搭載基部と、この圧電振動素子搭載基部の外周縁部分に前記圧電振動素子を取り囲んで第二のキャビティ部が形成される圧電振動素子側枠部と、前記第二のキャビティ部を塞ぐ蓋体と、
前記集積回路素子側枠部と前記圧電振動素子搭載基部とを電気的、機械的に接続する導電性材と、
前記第一のキャビティ部と前記導電性材とを圧電振動素子側枠部の外周面の高さまで覆う樹脂と、
を備えて構成されることを特徴とする圧電発振器。
前記圧電振動素子搭載基部の外周面が、前記集積回路素子側枠部各辺の幅の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。