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JPH10173475A - 圧電振動子 - Google Patents

圧電振動子

Info

Publication number
JPH10173475A
JPH10173475A JP32635496A JP32635496A JPH10173475A JP H10173475 A JPH10173475 A JP H10173475A JP 32635496 A JP32635496 A JP 32635496A JP 32635496 A JP32635496 A JP 32635496A JP H10173475 A JPH10173475 A JP H10173475A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
piezoelectric vibrator
piezoelectric
terminal
capacitors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32635496A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiichi Fukiharu
栄一 吹春
Yoshiaki Tanaka
良明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Communication Equipment Co Ltd
NEC Corp
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd, NEC Corp filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP32635496A priority Critical patent/JPH10173475A/ja
Publication of JPH10173475A publication Critical patent/JPH10173475A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純な構成のパッケージと汎用性の高い部品
により,小型化が容易でしかも安価な表面実装型の水晶
振動子等の圧電振動子を提供する。 【解決手段】 表面実装用の気密容器2の内側底面3上
に第1及び第2のチップコンデンサ12,13を配設
し,気密容器2の外部端子と第1及び第2のチップコン
デンサ12,13の端子との間を導通パターン8を介し
て接続すると共に第1及び第2のチップコンデンサ1
2,13の一方の端子に水晶素子14を片持ち梁状に載
置した。第1及び第2のチップコンデンサ12,13の
代わりにチップコイル,チップ抵抗,または,チップサ
ーミスタも用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,圧電素子,例え
ば,圧電基板に電極を付着したものと所要の容量とを同
一容器内に収容した圧電振動子に関し,特に入出力端子
と圧電素子との間にチップ型のコンデンサ,コイル,抵
抗,サーミスタ等のチップ部品を支持台として利用しつ
つ挿入した圧電振動子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年,水晶振動子は,周波数温度特性,
エージング特性に優れ,しかも小型で,低価格であるこ
とから多くの電子装置に用いられている。これらの電子
装置のなかで,特に,水晶振動子と,トランジスタ及び
IC等の半導体デバイスと,抵抗およびコンデンサとで
構成する水晶発振器は,携帯電話等に用いられる周波数
シンセサイザーの主発振器やロジック回路のクロック発
生用等に広範囲に用いられている。
【0003】一般的に,ATカット(AT−cut)の
水晶振動子は,この振動子の温度特性が優れていること
と高周波振動子が容易に実現できることから,上述した
ような携帯電話器等の発振器に多用されている。
【0004】図9は従来から中央処理装置(CPU)に
用いられている発振器の回路図である。図9を参照する
と,発振器50は,圧電振動子51の2つの端子51
a,51bに,インバータ回路52の入出力端52a,
52bをそれぞれ接続すると共に抵抗Rを並列に接続
し,前記圧電振動子51の2つの端子51a,51bを
それぞれ容量C1,C2を介して接地するように構成し
たものである。
【0005】更に,図9に示した回路部品のうち圧電振
動子51と2個のコンデンサC1,C2あるいはこれら
に更に抵抗Rを含めて同一気密容器に内蔵した複合デバ
イスが特開平2−81509号公報及び特開平4−37
3303号公報(以下,夫々従来技術1及び2と呼ぶ)
等に開示されている。
【0006】即ち,従来技術1には,2個のコンデンサ
と1個の固定抵抗を搭載したプリント配線基板とセラミ
ック発振子とを気密容器内に並置し,板バネ状の電極を
用いて両者の端子間の導通を図った圧電複合部品が開示
されている。その圧電複合部品は,この圧電複合部品の
静電容量のバラツキによる発振特性のバラツキを少なく
し,高速インバータのゲインを固定抵抗により減衰させ
て安定化するものである。
【0007】また,従来技術2には,圧電振動子よりや
や大面積の誘電体基板の表裏両面に電極を付着し,一方
の電極を分割電極として2つの容量を形成し,この基板
を気密容器の内側底面に固定し,その上に圧電振動子を
導電性接着剤を用いて接着固定した構造の複合部品が開
示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,従来技
術1に開示された圧電複合部品では圧電振動子と2つの
容量及び抵抗との配線が複雑であるため小型化,表面実
装化に不向きであるという欠点があった。
【0009】また,従来技術2に示された複合部品で
は,このような構造の誘電体基板を用いた容量素子は汎
用品として入手することは困難であり,気密容器の大き
さや圧電振動子の特性に応じて,誘電体基板の大きさや
電極の構造の異なるものを個別に用意する必要があるこ
とから,コストの上昇を招来するという欠陥がある。ま
た,2つの容量を形成した一つの誘電体の上に圧電振動
子を搭載する構造のため,2つの容量のいずれか一方に
容量の不足や過大等の欠陥が生ずると誘電体基板全体が
不良となるという欠点がある。
【0010】そこで,本発明の技術的課題は,上記欠点
を解決するために,単純な構成のパッケージと汎用性の
高い部品により,小型化が容易でしかも安価な表面実装
型の水晶振動子等の圧電振動子を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,表面実
装用の気密容器と,前記気密容器の内側底面上に配設さ
れた少なくとも1個のチップ部品と,前記気密容器の外
部端子と前記少なくとも1個のチップ部品の内の一つの
チップ部品の一つの端子との間を接続する導通パターン
と,前記一つのチップ部品の他の端子に片持ち梁状に載
置した圧電素子とを有することを特徴とする圧電振動子
が得られる。
【0012】また,本発明によれば,前記圧電振動子に
おいて,前記チップ部品は,2個であり,前記圧電素子
の一方の端子と前記気密容器の入出力端子と間に前記チ
ップ部品の内の一つを挿入するとともに,前記チップ部
品の内の他の一つを前記圧電素子の他方の端子とアース
との間に挿入し,前記2個のチップ部品を支持台とし
て,前記圧電素子を片持ち梁状に載置したことを特徴と
する圧電振動子が得られる。
【0013】また,本発明によれば,前記いずれかの圧
電振動子において,前記チップ部品の内の少なくとも一
個はチップコンデンサであることを特徴とする圧電振動
子が得られる。
【0014】また,本発明によれば,前記圧電振動子に
おいて,前記チップコンデンサの少なくとも一個が温度
による容量変化を有するものであることを特徴とする圧
電振動子が得られる。
【0015】また,本発明によれば,前記いずれかの圧
電振動子において,前記チップ部品の内の少なくとも1
個がチップコイルであることを特徴とする圧電振動子が
得られる。
【0016】また,本発明によれば,前記いずれかの圧
電振動子において,前記チップ部品の内の少なくとも1
個がチップ抵抗であることを特徴とする圧電振動子が得
られる。
【0017】さらに,本発明によれば,前記いずれかの
圧電振動子において,前記チップ部品の内の少なくとも
1個がチップサーミスタであることを特徴とする圧電振
動子が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本発明の実施の形態におい
ては,圧電振動子として水晶振動子の例を挙げるが,本
発明は,これらに限定されるものではない。
【0019】図1は本発明の第1の実施の形態による圧
電振動子を示す図であり,表面実装型気密容器の上蓋を
開封した状態を示す平面図である。また,図2は図1の
A−A´線の沿う断面図である。図1及び図2に示すよ
うに,水晶振動子1は,表面実装型の気密容器2と,そ
れに収容されたチップ部品として一対の第1及び第2の
チップコンデンサ12,13と,一対の第1及び第2の
チップコンデンサ12,13上に片持ち梁状に配置され
た圧電素子である水晶素子14とを備えている。この水
晶振動子1は,気密容器2の底面3には入力端子6,出
力端子5,接地(GND)端子4,及びどこにも接続し
ないダミー端子7を夫々有している。この気密容器2
は,セラミックで形成されているが,ガラスやプラスチ
ック等の絶縁物又は,絶縁被覆を施したものであれば,
どのような材質であっても用いることができる。
【0020】また,気密容器2の内側底面3と外部とを
気密貫通する貫通導体8が設けられ,これを介して容器
2の内側底面3の第1の導通パターン11,第2の導通
パターン10,及び第3の導通パターン9と,前記入出
力端子6,5及びGND端子4とがそれぞれ導通されて
いる。
【0021】更に,第1の導電パターン11の端部と第
2の導通パターン10の端部との間に第1のチップコン
デンサ12が接続配置されている。第3の導通パターン
9の端部に第2のチップコンデンサ13の一方の端部が
接続されている。そして,圧電素子である水晶素子14
の表裏面に施された電極15の内の一方のリード電極1
6は,第2のチップコンデンサ13の他端部と,水晶素
子14の他方のリード電極17を第1のチップコンデン
サ12の第2の導体パターン10側の端部と電気的に接
続されている。それと共に,第1及び第2のチップコン
デンサ12及び13を台座として,水晶素子14が片持
ち梁状に保持固定されている。
【0022】図2に最も良く示されているように,第1
の導電パターン11と第1のチップコンデンサ12と
は,導電接着剤等により接着固定され,第1及び第2の
チップコンデンサ12,13をスペーサとして水晶素子
14が片持ち梁状態にて,導電接着剤等18を介して接
着固定されたものである。この際,同図に示すように極
力,水晶素子14の端部のみを固定し,水晶素子14の
振動変位分布に影響を及ぼさないようにする。
【0023】尚,このとき第1及び第2のチップコンデ
ンサ12,13の下面にエポキシ等の強固な接着剤を塗
布して台座として必要な強度を確保するように構成して
もよい。
【0024】図3は図1及び図2に示した本発明の第1
の実施の形態による水晶振動子の電気的等価回路図であ
る。図3に示すように,第1のチップコンデンサ12は
出力端子5と並列接続され,入力端子6と出力端子5と
の間には,第2のチップコンデンサ13と水晶素子14
が直列接続された構造となっており,例えば,前述の図
9に示した発振器の一部として使用する場合は,他の部
品を外付けすればよい。
【0025】この時,第1及び第2のチップコンデンサ
12,13として,温度により容量が変化する温度補償
用のコンデンサを採用すれば,水晶発振器を構成した際
に,水晶自体の温度−周波数特性を補償することが可能
である。また,第1及び第2のチップコンデンサ12,
13として温度係数の異なるものを複数用意し,種々温
度特性の異なる水晶振動子に対し容量値の大きさと温度
係数の組合わせを適宜選択すれば精度のよい温度補償が
可能となる。
【0026】例えば,第1及び第2のチップコンデンサ
12と13の合成容量が負の温度係数となる場合は,こ
の合成容量を含めた水晶振動子の温度特性は,図4
(a)に示される。図4(a)において,実線21に示
す水晶振動子自体の温度特性は,この水晶振動子に前記
合成容量を直列に付加すると,温度特性曲線は反時計回
りに回転され図4(a)の破線22に示す曲線となる。
【0027】また,前記合成容量が正の温度係数を有す
る場合は,図4(b)の破線23に示すように,水晶振
動子単体の温度特性(実線24)を時計回りに回転させ
るように作用する。
【0028】このように,第1のチップコンデンサ12
及び第2のチップコンデンサ13の温度係数と容量値と
を適切に選ぶことにより,温度特性の良好な振動子を構
成することが可能となる。
【0029】以上述べた本発明の第1の実施の形態によ
る水晶振動子の利点は,小型の第1及び第2のチップコ
ンデンサ12,13を,水晶素子14を気密容器内に保
持固定するための台座を兼ねて内蔵することにより,密
封容器2内の段差加工や複雑な配線が不要となり小型化
とコスト低減を実現できる点にある。また,第1及び第
2のチップコンデンサ12,13は汎用品の中から最適
な形状,容量値を容易に選択できるので多品種少量の製
品であっても安価に提供することが可能となる。さら
に,第1及び第2のチップコンデンサ12,13を気密
容器2に内蔵したことにより,この水晶振動子を用いて
水晶発振器を構成する場合にその形状寸法の増大を防止
することが可能となる。
【0030】なお,上記第1の実施の形態における説明
では,水晶振動子を用いて本発明の第1の実施の形態に
よる構成を説明したが,他の圧電振動子,例えば,セラ
ミック,タンタル酸リチウム等の圧電振動子を用いても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0031】また,本発明の第1の実施の形態において
は,図3に示す温度補償用水晶振動子を例に説明した
が,前述した図9で示したようなインバータ用発振回路
のチップ部品を同封し,C1,C2をチップコンデンサ
として上記同様の構造にしてもよいことは言うまでもな
い。
【0032】更に,単体の第1及び第2のチップコンデ
ンサ12,13にて所望の容量値が得られない場合は,
複数個のチップコンデンサを組み合わせて使用すればよ
い。
【0033】次に,本発明の第2の実施の形態につい
て,図5乃至図8を参照して説明する。
【0034】図5及び図6は本発明の第2の実施の形態
に係る水晶振動子を示す図であって,図5は表面実装型
気密容器の上蓋を開封した状態を示す平面図であり,図
6は図5のB−B´線に沿う断面図である。図5及び図
6に示す第2の実施の形態に係る水晶振動子30は,第
1の実施の形態に係る水晶振動子1の第1及び第2のチ
ップコンデンサ12及び13の代わりに,チップ抵抗3
1及びチップコイル32を夫々用いている以外は,第1
の実施の形態によるものと同様の構成を有する。
【0035】図7は図5に示した本発明の第2の実施の
形態による水晶振動子の電気的等価回路図である。図7
に最も良く示されるように,入力端子6と出力端子5の
間には,チップ部品であるチップコイル32と水晶素子
14が直列接続され,チップ抵抗31は出力端子5と並
列接続された構造となっており,例えば図8に示した発
振器の一部として使用する場合は他の部品を外付けすれ
ばよい。
【0036】ここで,図8に示す発振器においては,ト
ランジスタTr1とTr2は,直流電圧3Vを分圧する
形でバイアスされており,電源端子35に直流電圧3V
が印加されると,各トランジスタTr1,Tr2はオン
状態になり,水晶素子14自体が持っているリアクタン
スと水晶素子14から外側を見た回路部分のリアクタン
スが打ち消し合う周波数成分が増幅され,発振状態とな
る。発振周波数は,出力端子36から取り出すことがで
きる。
【0037】尚,第2の実施の形態の変形例として,チ
ップコイルの代わりにチップサーミスタを用いて温度補
償型水晶発振器の一部として使用することも可能であ
る。
【0038】
【発明の効果】以上,説明したように,本発明の圧電振
動子では,表面実装用の気密容器の内側底面にチップコ
ンデンサ,チップコイル,チップ抵抗,及びチップサー
ミスタの内の少なくとも一種を有し,それぞれが圧電素
子の支持台,及び発振回路素子の一部となっている。こ
のため高密度実装や小型軽量化,ローコスト化が可能で
ある。
【0039】また,本発明では,水晶振動子の温度特性
補償用コンデンサを気密容器の内部に収容したので,小
型の水晶発振器を構成する上で著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による水晶振動子の
開封上面図である。
【図2】図1の水晶振動子のA−A´線に沿う断面図で
ある。
【図3】図1及び図2の水晶振動子の等価回路図であ
る。
【図4】(a)は負の温度係数の容量による水晶振動子
の温度特性の変化を示す図である。(b)は正の温度係
数の容量による水晶振動子の温度特性の変化を示す図で
ある。
【図5】本発明の第2の実施の形態による水晶振動子の
開封上面図である。
【図6】図5の水晶振動子のB−B′線に沿う断面図で
ある。
【図7】図5及び図6の水晶振動子の等価回路図であ
る。
【図8】本発明の第2の実施の形態による水晶振動子を
発振器に適用した例を示す回路図である。
【図9】従来技術による増幅器としてインバータ回路を
用いた発振器の回路図である。
【符号の説明】
1,30 水晶振動子 2 気密容器 3 底面 4 GND端子 5 出力端子 6 入力端子 7 端子 8 貫通導体 9 第3の導電パターン 10 第2の導電パターン 11 第1の導電パターン 12 第1のチップコンデンサ 13 第2のチップコンデンサ 14 水晶素子 15 電極 16,17 リード端子 31 チップ抵抗 32 チップコイル 51 振動子 52,53 インバー夕

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面実装用の気密容器と,前記気密容器
    の内側底面上に配設された少なくとも1個のチップ部品
    と,前記気密容器の外部端子と前記少なくとも1個のチ
    ップ部品の内の一つのチップ部品の一つの端子との間を
    接続する導通パターンと,前記一つのチップ部品の他の
    端子に片持ち梁状に載置した圧電素子とを有することを
    特徴とする圧電振動子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電振動子において,前
    記チップ部品は,2個であり,前記圧電素子の一方の端
    子と前記気密容器の入出力端子と間に前記チップ部品の
    内の一つを挿入するとともに,前記チップ部品の内の他
    の一つを前記圧電素子の他方の端子とアースとの間に挿
    入し,前記2個のチップ部品を支持台として,前記圧電
    素子を片持ち梁状に載置したことを特徴とする圧電振動
    子。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の圧電振動子におい
    て,前記チップ部品の内の少なくとも一個はチップコン
    デンサであることを特徴とする圧電振動子。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の圧電振動子において,前
    記チップコンデンサの少なくとも一個が温度による容量
    変化を有するものであることを特徴とする圧電振動子。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2記載の圧電振動子におい
    て,前記チップ部品の内の少なくとも1個がチップコイ
    ルであることを特徴とする圧電振動子。
  6. 【請求項6】 請求項1又は2記載の圧電振動子におい
    て,前記チップ部品の内の少なくとも1個がチップ抵抗
    であることを特徴とする圧電振動子。
  7. 【請求項7】 請求項1又は2記載の圧電振動子におい
    て,前記チップ部品の内の少なくとも1個がチップサー
    ミスタであることを特徴とする圧電振動子。
JP32635496A 1996-12-06 1996-12-06 圧電振動子 Pending JPH10173475A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7095161B2 (en) 2003-03-20 2006-08-22 Seiko Epson Corporation Piezoelectric resonator
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Legal Events

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991117