JP6066588B2

JP6066588B2 - 圧電発振器

Info

Publication number: JP6066588B2
Application number: JP2012124153A
Authority: JP
Inventors: 友治恩田
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013251674A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる圧電発振器に関するものである。

従来、携帯電話機などの電子機器には、基準信号源またはクロック信号源などの信号源が搭載されており、かかる信号源として、圧電発振器が知られている。

圧電発振器は、素子搭載用部材と、素子搭載用部材に搭載された圧電振動素子および集積回路素子とを含んでいる。圧電発振器において、圧電振動素子は、素子搭載用部材の上側凹部の底面における長辺方向の一端部に設けられた圧電振動素子搭載用パッドに電気的に接続されている。なお圧電発振器においては、モニター用端子が、素子搭載用部材の下側凹部の底面における長辺方向の両端部に設けられている。

また、例えばリアルタイムクロック等として用いられる圧電発振器においては、複数の集積回路素子搭載用パッドが、下側凹部の底面における長辺方向の中央部に設けられている場合がある。そこで、圧電振動素子搭載用パッドと集積回路素子とを電気的に接続する引き回し配線は、長辺方向における一端部から他端部へ引き回される必要がある。

特開２００８−５０８８号公報

しかしながら、圧電発振器の出力外部端子と引き回し配線との距離が近いと、出力外部端子と引き回し配線との間に生じる浮遊容量により、発振回路の負性抵抗が大きくなり、発振余裕度が小さく発振周波数が安定しない可能性がある。

本発明の一つの態様による圧電発振器は、上側凹部および下側凹部を有しており平面視において長方形状の絶縁基体と、絶縁基体の下面の四隅部に設けられた外部端子とを含む素子搭載用部材と、上側凹部内に設けられた圧電振動素子と、下側凹部内に設けられた集積回路素子とを含んでいる。素子搭載用部材は、上側凹部の底面に設けられており、圧電振動素子が接続された圧電振動素子搭載パッドと集積回路素子とを電気的に接続する引き回し配線をさらに含んでいる。外部端子のうちの一つが出力外部端子であり、平面透視において、出力外部端子が、絶縁基体の対向する２辺における一方に設けられており、引き回し配線が、対向する２辺における他方に設けられており、絶縁基体の基板部が、単層の絶縁層からなる。

本発明の一つの態様による圧電発振器において、平面透視において、出力外部端子が、絶縁基体の対向する２辺における一方に設けられており、引き回し配線が、対向する２辺における他方に設けられていることから、出力外部端子と引き回し配線との距離を十分に確保でき、浮遊容量を低減させることができる。したがって、本発明の一つの態様による圧電発振器は、発振回路の負性抵抗を小さくでき、発振余裕度を十分に確保できることから、安定した発振周波数を得ることができる。

本発明の実施形態における圧電発振器を示す縦断面図である。図１に示された圧電発振器において蓋部材を取り外した状態を示す平面図である。図１に示された圧電発振器における集積回路素子を取り外した状態を示す下面図である。図１に示された圧電発振器における集積回路素子を取り付けた状態を示す下面面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態の圧電発振器の一例として、リアルタイムクロックについて図面を参照して説明する。

図１に示されているように、本発明の実施形態における圧電発振器１００は、素子搭載用部材１１０と、素子搭載用部材１１０に搭載された集積回路素子１２０と、素子搭載用部材１１０に搭載されており集積回路素子１２０に電気的に接続された圧電振動素子１３０とを含んでいる。なお、図１は、図２に示されている圧電発振器１００に蓋部材１４０を取り付けた状態でのＡ―Ａにおける縦断面図を示している。

素子搭載用部材１１０は、図１〜図３に示されているように、基板部１１１ａと基板部１１１ａの上面に設けられた第１の枠部１１１ｂと基板部１１１ａの下面に設けられた第２の枠部１１１ｃとからなる絶縁基体１１１と、基板部１１１ａの上面に設けられた一対の圧電振動素子搭載パッド１１２ａおよび１１２ｂと、圧電振動素子搭載パッド１１２ｂに接続された引き回し配線１１５と、基板部１１１ａの下面に設けられた複数の集積回路素子搭載パッド１１３と、一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂと、第２の枠部１１１ｃの下面に設けられた複数の外部端子１１６とを含んでいる。ここで、素子搭載用部材１１０の上面の凹部を上側凹部Ｋ１、下面の凹部を下側凹部Ｋ２とする。

なお、図３において、複数の集積回路素子搭載パッド１１３は、符号１１３の後にアルファベットのａ〜ｊを付して１１３ａ〜１１３ｊとして示されている。複数の集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｊは、例えば、出力パッド１１３ａ、接地パッド１１３ｂ、制御パッド１１３ｃ、電源パッド１１３ｄ、クロック入力パッド１１３ｅ、オープンパッド１１３ｆ、割り込み信号パッド１１３ｇ、データ入出力パッド１１３ｈ、第一の入力パッド１１３ｉおよび第２の入力パッド１１３ｊである。

また、図４において、外部端子１１６は、符号１１６の後にアルファベットのａ〜ｈを付して１１６ａ〜１１６ｈとして示されている。複数の外部端子１１６ａ〜１１６ｈは、例えば、出力外部端子１１６ａ、接地外部端子１１６ｂ、制御外部端子１１６ｃ、電源外部端子１１６ｄ、クロック入力外部端子１１６ｅ、オープン外部端子１１６ｆ、割り込み信号外部端子１１６ｇ、データ入出力外部端子１１６ｈである。

複数の外部端子１１６ａ〜１１６ｈは、図４に示されているように、第２の枠部１１１ｃの下面の四隅部に例えば、出力外部端子１１６ａ、接地外部端子１１６ｂ、制御外部端子１１６ｃ、電源外部端子１１６ｄが設けられ、第２の枠部１１１ｃの長辺側の２辺に、例えば、クロック入力外部端子１１６ｅ、オープン外部端子１１６ｆ、割り込み信号外部端子１１６ｇ、データ入出力外部端子１１６ｈが設けられている。

基板部１１１ａと第１の枠部１１１ｂと第２の枠部１１１ｃとは、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料からなる。また、基板部１１１ａは、例えば、図１および図２に示されているように、平面視において矩形状の平板状である。第１の枠部１１１ｂは、基板部１１１ａの上面の縁部に沿って設けられている。また、第２の枠部１１１ｃは、基板部１１１ａの下面の縁部に沿って設けられている。

基板部１１１ａの上面に設けられた圧電振動素子搭載パッド１１２ａは、図２および図３に示されているように、第１のビア導体１１７ａを介して基板部１１１ａの下面に設けられたモニター用端子１１４ａに電気的に接続されている。また、基板部１１１ａの上面に設けられた圧電振動素子搭載パッド１１２ｂは、図２および図３に示されているように、第２のビア導体１１７ｂを介して基板部１１１ａの下面に設けられた第２の入力パッド１１３ｊに電気的に接続されている。

また、基板部１１１ａの上面に設けられた圧電振動素子搭載パッド１１２ｂに接続された引き回し配線１１５は、図２および図３に示されているように、第３のビア導体１１７ｃを介して基板部１１１ａの下面に設けられたモニター用端子１１４ｂに電気的に接続されている。基板部１１１ａの下面に設けられた複数の集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３ｊのうち第１の入力パッド１１３ｉは、図３に示されているように、モニター用端子１１４ａに電気的に接続されている。

出力パッド１１３ａは、集積回路素子１２０から出力された信号が印加され、出力外部端子１１６ａに電気的に接続されている。接地パッド１１３ｂは、接地外部端子１１６ｂに電気的に接続されており、接地電圧が印加される。制御パッド１１３ｃは、制御外部端子１１６ｃに電気的に接続されており、集積回路素子１２０の出力状態を制御するための信号（すなわち、制御信号）が印加される。電源パッド１１３ｄは、電源外部端子１１６ｄに電気的に接続されており、電源電圧が印加される。クロック入力パッド１１３ｅは、インターフェース通信用の信号が印加され、クロック入力外部端子１１６ｅに電気的に接続されている。オープンパッド１１３ｆは、電気的にオープンであり、オープン外部端子１１６ｆに電気的に接続されている。割り込み信号パッド１１３ｇは、アラーム信号、タイマー信号、時刻更新信号などの割り込み信号が印加され、割り込み信号外部端子１１６ｇに電気的に接続されている。データ入出力パッド１１３ｈは、クロック信号に同期して、アドレス信号、データビット信号などの入出力信号が印加され、データ入出力外部端子１１６ｈに電気的に接続されている。第１の入力パッド１１３ｉおよび第２の入力パッド１１３ｊは、圧電振動素子１３０に電気的に接続されており、集積回路素子１２０に入力される圧電振動素子１３０の出力信号が印加される。

一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂは、図３に示されているように、上側凹部Ｋ１の短辺と長辺に平行な四角形状である。一対のモニター用端子１１４ａおよび１１４ｂは、圧電振動素子１３０の出力信号を測定するための端子である。

集積回路素子１２０は、図４に示されているように、下側凹部Ｋ２内に設けられており、半田バンプ１２２によって素子搭載用部材１１０の複数の集積回路素子搭載パッド１１３に電気的に接続されている。

圧電振動素子１３０は、図２に示されているように、上側凹部Ｋ１内に設けられており、導電性接着剤１３２によって、素子搭載用部材１１０の圧電振動素子搭載パッド１１２ａおよび１１２ｂに電気的に接続されている。圧電振動素子１３０は、所定の結晶軸でカットされた圧電素板と、圧電素板に形成された接続用電極および励振用電極とを含んでいる。圧電振動素子１３０は、接続用電極および励振用電極を介して外部からの変動電圧が圧電素板に印加されると、所定の周波数で音叉振動を起こすようになっている。なお、圧電素板としては、例えば音叉型の水晶が用いられる。また、圧電振動素子１３０が収容されている素子搭載用部材１１０の上側凹部Ｋ１は、蓋部材１４０によって気密封止されている。

ここで、本実施形態の圧電発振器１００における出力外部端子１１６ａと引き回し配線１１５と位置関係について図２〜図４を参照して説明する。

第２の枠部１１１ｃの下面の四隅部に形成されている複数の外部端子１１６ａ〜１１６ｄのうち、出力外部端子１１６ａは、図４に示されているように、絶縁基体１１１の短辺方向における一端側に設けられている。ここで、絶縁基板１１１の短辺方向とは、図４において、仮想のＹ軸方向であり、一端側とは、図４において、仮想のＹ軸方向の上方向である。

引き回し配線１１５は、図２に示されているように、基板部１１１ａの上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１１２ｂに接続されており、絶縁基体１１１の仮想の軸の長辺方向における一端部から他端部へ引き回されている。また、引き回し配線１１５は、圧電振動素子搭載パッド１１２ａおよび１１２ｂに接続される圧電振動素子１３０と上下方向で重ならない位置の絶縁基体１１１の仮想の軸の短辺方向における他端側に設けられている。また、絶縁基板１１１の短辺方向とは、図２において、仮想のＹ軸方向であり、他端側とは、図２において、仮想のＹ軸方向の下方向である。

以上のように、本実施形態の圧電発振器１００は、出力外部端子１１６ａを絶縁基体１１１の短辺方向における一端側に設け、引き回し配線１１５を絶縁基体１１１の短辺方向における他端側に設けていることから、出力外部端子１１６ａと引き回し配線１１５との距離を十分に確保できる。これにより、本実施形態の圧電発振器１００は、集積回路素子１２０から出力された信号が出力される出力外部端子１１６ａと圧電振動素子搭載パッド１１２ｂに接続される引き回し配線１１５との間に生じる浮遊容量を低減することができる。よって、本発明の圧電発振器１００は、発振回路の負性抵抗を小さくでき、発振余裕度を十分に確保できることから、安定した発振周波数を得ることができる。

なお、本実施形態の圧電発振器１００の引き回し配線１１５に接続される第３のビア導体１１７ｃは、基板部１１１ａの下面に設けられた集積回路素子搭載パッド１１３ａ〜１１３Ｊが集積回路素子１２０の搭載される領域に配置されるために、集積回路素子１２０が搭載される領域に配置するスペースがなく、集積回路素子１２０と上下方向で重ならない位置に配置されている。

また、本発明の圧電発振器の引き回し配線１１５は、図２に示されているように、基板部１１１ａの上面に設けられている圧電振動素子搭載パッド１１２ａおよび１１２ｂに接続される圧電振動素子１３０と上下方向で重ならない位置に形成できることから、圧電振動素子１３０と引き回し配線１１５が接触する虞がないため、引き回し配線１１５を基板部１１１ａの内層に設ける必要がなく、絶縁基体１１１の基板部１１１ａを単層の絶縁層にすることができる。よって、圧電発振器１００の低背化が可能となる。

なお、上述の実施形態において、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圧電発振器１００の下側凹部空間Ｋ２に搭載される圧電素板として音叉型の圧電振動素子１３０を示したが、これに限定することなく、例えばＡＴカット振動素子または弾性表面波素子を用いても構わない。

１００・・・圧電発振器
１１０・・・素子搭載用部材
１１１・・・絶縁基体
１１１ａ・・・基板部
１１１ｂ・・・第１の枠部
１１１ｃ・・・第２の枠部
１１２・・・圧電振動素子搭載パッド
１１３・・・集積回路素子搭載パッド
１１４・・・モニター用端子
１１５・・・引き回し配線
１１６・・・外部端子
１１７・・・ビア導体
１２０・・・集積回路素子
１２２・・・半田バンプ
１３０・・・圧電振動素子
１３２・・・導電性接着剤
１４０・・・蓋部材
Ｋ１・・・上側凹部
Ｋ２・・・下側凹部

Claims

上側凹部および下側凹部を有しており平面視において長方形状の絶縁基体と、前記絶縁基体の下面の四隅部に設けられた外部端子とを含む素子搭載用部材と、
前記上側凹部内に設けられた圧電振動素子と、
前記下側凹部内に設けられた集積回路素子と、
を備えており、
前記外部端子のうちの一つが出力外部端子であり、
前記素子搭載用部材が、前記上側凹部の底面に設けられており、前記圧電振動素子が接続された圧電振動素子搭載パッドと前記集積回路素子とを電気的に接続する引き回し配線をさらに含んでおり、
平面透視において、前記出力外部端子が、前記絶縁基体の対向する２辺における一方に設けられており、前記引き回し配線が、前記対向する２辺における他方に設けられており、
前記絶縁基体の基板部が、単層の絶縁層からなる
ことを特徴とする圧電発振器。