(57)【要約】【課題】  外部からの振動の影響を抑えて耐振動特性を向上させ、位相雑音特性を良好にできる振動素子用の台座、振動子及び発振器を提供する。【解決手段】  パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、振動素子２が搭載される矩形形状の搭載部１１と、搭載部１１の四隅に接続し、柱状に形成されてパッケージの基板側に突出する４つの脚部１２とを備え、脚部１２が、柱状の形状の途中に細く形成されたくびれ部１３，１４を備えた台座であり、それを備えた振動子及び発振器である。【選択図】        図１
2020120199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、
前記振動素子が搭載される矩形形状の搭載部と、
前記搭載部の四隅に接続し、前記基板側に突出して前記基板に接触する４つの柱状の脚部とを備え、
前記脚部は、柱状の形状の途中に、くびれ部を備えたことを特徴とする台座。
【請求項２】
脚部が、くびれ部を複数備えたことを特徴とする請求項１記載の台座。
【請求項３】
脚部において、電極パターンが形成された側面は平坦に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の台座。
【請求項４】
脚部において、搭載部に近い端部が、前記搭載部の上面から突出するか、又は前記搭載部の前記上面と略一致するように形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の台座。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの凹部内の基板に前記台座の脚部が接するよう配置したことを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの凹部内の基板に前記台座の脚部が接するよう配置し、前記凹部内の前記基板において、前記台座の搭載部と対向する領域に発振回路を搭載したことを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子を搭載する台座に係り、特に、外部からの振動への耐性を向上させ、位相雑音特性を良好にできる振動素子用の台座、振動子及び発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の水晶振動子では、パッケージ及びパッケージ外部からの水晶片に与える影響を抑制する構成として、主に水晶から成る台座（水晶台座）を用いる構成が知られている。
また、凹部を備えたパッケージに、水晶片と発振回路のＩＣ（Integrated Circuit）を搭載した発振器がある。
【０００３】
また、パッケージを表裏に凹部が形成されたＨ構造とし、表側に水晶片と水晶台座を搭載し、裏面に発振回路のＩＣを搭載した水晶発振器がある。
パッケージの表面又は裏面に温度補償回路を設けた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）がある。
【０００４】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特許第３０１７７５０号公報「水晶振動子」（特許文献１）、特許第４７１５２５２号公報「圧電振動子」（特許文献２）、特開２０１３−０９８６７８号公報「水晶振動子」（特許文献３）がある。
【０００５】
特許文献１には、保持用水晶板に振動子用水晶片を搭載する位置に凹部を形成し、その凹部によって形成される隙間で振動子用水晶片を確実に励振させ、振動子用水晶片の長手方向での熱によるストレスを発生させない水晶振動子が示されている。
【０００６】
特許文献２には、基板における熱膨張の影響を小さくするために、隙間を有するスプリング部を備える圧電振動子が示されている。
特許文献３には、温度変化に伴う水晶片の変形を防ぎ、良好な周波数温度特性が得られる構成の水晶振動子が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０１７７５０号公報
【特許文献２】特許第４７１５２５２号公報
【特許文献３】特開２０１３−０９８６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の水晶振動子又は水晶発振器における水晶台座では、外部からの振動が水晶片に影響してしまい、その振動によって位相雑音特性が劣化するという問題点があった。
【０００９】
尚、特許文献１〜３には、台座をテーブル状の形状として、その脚部に太さが細く形成されたくびれ部を備えたことは記載されていない。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、外部からの振動の影響を抑えて耐振動特性を向上させ、位相雑音特性を良好にできる振動素子用の台座、振動子及び発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、振動素子が搭載される矩形形状の搭載部と、搭載部の四隅に接続し、基板側に突出して基板に接触する４つの柱状の脚部とを備え、脚部は、柱状の形状の途中に、くびれ部を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記台座において、脚部が、くびれ部を複数備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記台座において、脚部において、電極パターンが形成された側面は平坦に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記台座において、脚部において、搭載部に近い端部が、搭載部の上面から突出するか、又は搭載部の上面と略一致するように形成されたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、振動子において、上記のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの凹部内の基板に台座の脚部が接するよう配置したことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、発振器において、上記のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの凹部内の基板に台座の脚部が接するよう配置し、凹部内の基板において、台座の搭載部と対向する領域に発振回路を搭載したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、振動素子が搭載される矩形形状の搭載部と、搭載部の四隅に接続し、基板側に突出して基板に接触する４つの柱状の脚部とを備え、脚部は、柱状の形状の途中に、くびれ部を備えた台座としているので、外部からの振動が脚部に伝達されたとしても、くびれ部によって脚部全体がばね状に変形して振動を吸収することができ、位相雑音特性を向上させることができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、脚部において、電極パターンが形成された側面は平坦に形成されている上記台座としているので、電極パターンとなる金属膜の形成を容易にすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本台座に振動素子（水晶片）を搭載した状態の斜視図である。
【図２】くびれ部１３の構成を示す模式説明図である。
【図３】本発振器の側面説明図である。
【図４】別の台座に振動素子を搭載した状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る台座（本台座）は、振動素子を搭載する台座であって、振動素子が搭載される矩形形状の搭載部と、搭載部の四隅に接続し、柱状に形成されてパッケージの基板側に突出する４つの脚部とを備え、脚部が、柱状の形状の途中にくびれ部を備えた台座としており、パッケージから脚部の底面に振動が伝達されたとしても、くびれ部があることで脚部全体がばね状に変形して振動を吸収することができ、位相雑音特性を向上させるものである。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る振動子は（本振動子）は、本台座に振動素子を搭載し、凹部を有するパッケージに台座を設置したものである。
また、本発明の実施の形態に係る発振器（本発振器）は、本振動子のパッケージの凹部底面において、本台座の搭載部と対向する領域に発振回路を搭載したものである。
【００２２】
［本台座の構成：図１］
本台座の構成について図１を用いて説明する。図１は、本台座に振動素子（水晶片）を搭載した状態の斜視図である。
図１に示すように、本台座１は、略テーブル状の形状であり、搭載部１１と、４本の脚部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ（脚部１２と記載することもある）とを備えている。
［搭載部１１］
搭載部１１は、略矩形形状で、振動素子（水晶片）２が搭載されて、導電性接着剤（図示省略）によって接続されるものである。
搭載部１１の四隅は、四角形状に切り欠かれ、この切り欠かれた部分に脚部１２がはめ込まれた状態となっている。尚、本台座１は、後述するようにエッチング等により一体に形成される。
【００２３】
［脚部１２］
脚部１２は、搭載部１１の四隅に接続して設けられ、テーブルの脚に相当する部分である。脚部１２の底面が、パッケージの基板に設けられた電極に接続する。
脚部１２の形状は、本台座１の特徴部分となっており、基本的な形状は四角柱であるが、高さ方向の途中に太さが細く形成されたくびれ部１３，１４が設けられている。これにより、脚部１２は、略三重塔のような形状となっている。
【００２４】
［くびれ部：図１，図２］
ここで、くびれ部１３の構成について、図１，図２を用いて説明する。図２は、くびれ部１３の構成を示す模式説明図である。
図２では、くびれ部１３の横断面を上から見た状態を模式的に示しており、脚部１２の側面外周の約１／２周に亘ってＬ字型の溝１３ａが形成されている。
そして、図２に示すように、脚部１２の側面に溝１３ａが形成されて、細くなった部分がくびれ部１３となっている。
くびれ部１４についても、同様に、Ｌ字型の溝１４ａが形成されて、細くなった部分がくびれ部１４となっている。
図１に示すように、溝１３ａ，１４ａの幅（上下方向の長さ）がくびれ部１３，１４の高さに相当している。
【００２５】
くびれ部１３，１４は、脚部１２において、細くくびれた部分となっており、外部からの振動が伝達された際に変形しやすい部分である。
これにより、脚部１２は全体として、ばね状の性質を持つことになり、外部からの振動を吸収して和らげることができるものである。
【００２６】
図１の例では、くびれ部の数を２か所としているが、１か所でも、３か所以上でも構わない。振動吸収の効果はくびれ部の数が多いほど高まるが、構造的な強度は弱くなるため、両方の兼ね合いでくびれ部の数を適切に設定する。
くびれ部１３，１４の位置も任意に設定可能である。
【００２７】
また、くびれ部１３，１４を形成するための溝部１３ａ，１４ａの形状は、図１の例では断面形状がコの字型になっているが、Ｕ字型の溝であっても構わない。この場合、くびれ部１３，１４の側面も湾曲した形状となる。
【００２８】
また、脚部１２の形状を略四角柱とみなした場合に、４つの側面の内、搭載部１１に接続する２面には溝が形成されておらず、表面が平坦になるように形成されている。
平坦な２面は、電極パターンが形成される可能性がある面（電極形成面）である。電極形成面を凹凸がない平坦な形状とすることにより、電極パターンとなる金属膜の形成を容易にするものである。
【００２９】
例えば、図１の左下の脚部１２ａでは、搭載部１１に接する右側の側面と奥側の側面とが平坦に形成されて、更に電極パターンが設けられている。他の側面には、溝部１３ａ，１４ａが形成されている。
【００３０】
また、図１の右上の脚部１２ｃでは、手前側の側面と、左側の側面とが平坦に形成されている。但し、右上の脚部１２ｃには、電極は形成されていない。
他の２面には、溝部１３ａ，１４ａが形成されている。
つまり、くびれ部１３，１４は、脚部１２において、図１，図２に示すように、電極形成面に挟まれた角部を含むように設けられている。
尚、脚部１２の基本的な形状は、四角柱に限らず、他の多角柱や円柱、楕円柱でも構わない。
【００３１】
［本台座１の形成］
本台座１は、エッチング等により一体に形成される。
本台座１は、例えば、耐熱プラスチック等の樹脂、ガラス、絶縁膜が表面にコーティングされた金属等の絶縁材料で形成される。
また、本台座１は、水晶片２と同様の水晶（水晶片２と同じＡＴカットやＺ板）により形成してもよい。その場合、本台座１と水晶片２の熱膨張係数は略等しく、温度変化に伴う応力は発生しないものである。
【００３２】
また、本台座１は、発振器を形成する際に、発振回路のＩＣを、テーブル状の本台座１の搭載部１１の下側の空間に搭載できるようにしている。
つまり、本台座１では、搭載部１１の下に十分な空間が形成されるよう、搭載部１１の形状及び脚部１２の長さを設定しているものである。
【００３３】
［電極パターン：図１］
次に、本台座１の電極パターンについて図１を用いて説明する。
搭載部１１に搭載される水晶片２は、表面に励振電極２１ａ、裏面に励振電極２１ｂが設けられている。励振電極２１ａ，２１ｂは、水晶片２において同一の短辺に引き出されている。
【００３４】
本台座１の搭載部１１には、引き出された励振電極２１ａ，２１ｂに近い短辺上の一方の角部に、励振電極２１ａに接続する矩形の電極パターン１５ａが形成され、他方の角部に、励振電極２１ｂに接続する電極パターン１５ｂが形成されている。
そして、水晶片２の励振電極２１ａ，２１ｂは、それぞれ、導電性接着剤によって電極パターン１５ａ，１５ｂに接続される。
【００３５】
電極パターン１５ａは、搭載部１１の側面にも形成され、更に、図１の左下の柱部１２ａにおいて、右側の側面、奥側の側面、柱部１２ａの底面に亘って形成されて、パッケージの基板上に設けられた電極に導電性接着剤や半田等によって接続される。
【００３６】
同様に、電極パターン１５ｂは、搭載部１１の側面にも形成され、更に、図１の左上の柱部１２ｄにおいて、右側の側面、奥側の側面、底面に亘って形成されて、パッケージの基板上に設けられた電極に導電性接着剤や半田等によって接続される。
更に、電極パターン１５ａ，１５ｂは、基板に設けられたスルーホール等を介して基板の裏面に形成された電極に接続する。
【００３７】
尚、励振電極が水晶片の対角に引き出されている場合には、搭載部１１において、各励振電極に最も近い角部に矩形の電極パターンが形成され、当該角部に接続する脚部１２の電極形成面に電極が形成されて、基板に接続する。
【００３８】
［本発振器の構成：図３］
次に、本台座１を用いた発振器（本発振器）の構成について図３を用いて説明する。図３は、本発振器の側面説明図である。尚、図３では、説明をわかりやすくするために、パッケージについては、断面を示している。
図３に示すように、本発振器は、パッケージ４に形成された凹部の底面となる基板上に、発振回路のＩＣ３と、水晶片（振動素子）２が搭載された本台座１とを設置したものである。
尚、実際にはパッケージ４の上部の周囲に封止のためのシームリングとパッケージ４の開口部を覆うリッド（蓋）が設けられているが、ここでは省略している。
【００３９】
パッケージ４は、セラミック等で構成され、表面に凹部が形成された形状である。凹部の底面が基板となっており、電極が形成されている。
そして、水晶片２が搭載された本台座１の、電極が形成されている脚部１２が、当該基板上に導電性接着剤又は半田等で固定されている。
尚、電極が形成されていない脚部１２は、基板上に直接固定されている。
【００４０】
また、基板上の、本台座１の搭載部１１と対向する領域（搭載部１１の下）にＩＣ３が搭載され、基板上の電極を介して本台座１の柱部１２と接続されている。
更に、ＩＣ３は、基板に形成されたスルーホール等を介してパッケージ裏面の電極に接続されている。
【００４１】
上述したように、本台座１は、下にＩＣ３を収容できる程度の大きさ及び高さを備えた形状に形成されている。
そのため、パッケージ４の形状を単純な形状とすることができ、凹部の途中に段差を設けたり、裏面にも凹部を設けた形状にしなくても発振器を構成することが可能である。
【００４２】
更に、本発振器の製造工程においては、本台座１に水晶片２を搭載した状態でパッケージ４に設置する前にアニール処理を行う。
従来、発振器の製造工程において、パッケージに台座、水晶片、ＩＣを搭載した状態でアニール処理を行う場合、ＩＣへの熱の影響を抑えるために、例えば、２００℃〜３００℃で行う。
【００４３】
しかし、本発振器では、パッケージ４に搭載する前にアニールを行うため、ＩＣ３への影響を考慮せずに済み、４００℃程度の高温アニールを行うことができる。これにより、導電性接着剤から発生するアウトガスを十分除去して、エージング特性を改善することができるものである。
【００４４】
また、ＩＣ３搭載後の高温処理を行わないので、ＩＣ３と基板とを接続するフリップチップボンディング（Flip Chip Bonding）のボイド（気泡）発生を抑制したり、ワイヤボンディングの強度劣化を防ぐことができるものである。
【００４５】
尚、本台座１に搭載される振動素子として、ＡＴカットの水晶片２からなる水晶共振子を用いたが、例えば、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振子、その他の圧電振動子や微小電子機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）振動子等の発振素子（振動素子）を用いてもよい。
【００４６】
また、図示は省略するが、パッケージ４の上面に形成されるシームリングは、シーム封止を行うためにパッケージ３の表面周囲に銀（Ａｇ）ロウ等で形成される。
更に、パッケージ４のリッドは、コバールをニッケルメッキしたもの等が用いられ、シームリングに接着するよう形成される。
【００４７】
［別の台座の構成：図４］
次に、本発明の別の実施の形態に係る台座（別の台座）について図４を用いて説明する。図４は、別の台座に振動素子を搭載した状態の斜視図である。
別の台座５は、上述した本台座１と基本的な構成は同様であり、搭載部５１と、搭載部５１の四隅に接続する４本の脚部５２とを備えている。
【００４８】
別の台座５では、脚部５２の搭載部５１に接続する端部が、搭載部５１の上面から突出せず、搭載部１１の上面と同じ面となるよう形成されている。
また、脚部５２には、本台座１の脚部１２と同様にくびれ部５３，５４が設けられている。
【００４９】
別の台座５では、製造工程を容易にすることができる。
但し、搭載部５１を上下から挟まないので、本台座１に比べて、強度は若干低下すると考えられる。
【００５０】
別の台座５でも、脚部５２にくびれ部５３，５４を設けたことによって、脚部５２を変形しやすい構造として、基板からの振動が伝わった場合でも脚部５２全体で振動を吸収して、搭載部５１へ及び水晶片２への影響を抑えることができるものである。
【００５１】
［実施の形態の効果］
本台座１によれば、振動素子が搭載される矩形形状の搭載部１１と、搭載部１１の四隅に接続し、柱状に形成されてパッケージの基板側に突出する４つの脚部１２とを備え、脚部１２が、柱状の途中にくびれ部１３，１４を備えた台座としており、パッケージから脚部１２の底面に振動が伝達されたとしても、くびれ部１３，１４があることで脚部１２全体がばね状に変形して振動を吸収することができ、搭載部１１及び水晶片２への影響を抑えて、位相雑音特性を向上させることができる効果がある。
【００５２】
また、本台座１によれば、本台座１に水晶片２を搭載した状態でアニール処理を行うことができ、ＩＣ３と共にパッケージ４に搭載された後にアニール処理を行う従来の場合に比べて高温での処理（約４００℃）を可能とし、アウトガスを除去すると共に、ＩＣ３の搭載後は高温の熱処理を行わないため、ＩＣ３のフリップチップボンディングのボイドやワイヤボンディングの劣化を防ぎ、エージング特性を向上させることができる効果がある。
【００５３】
また、別の台座５も、本台座１と同様の効果を備え、パッケージから脚部５２に振動が伝達されたとしても、くびれ部５３，５４があることで脚部５２全体がばね状に変形して振動を吸収することができ、搭載部５１及び水晶片２への影響を抑えて、位相雑音特性を向上させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、外部からの振動の影響を抑えて耐振動特性を向上させ、位相雑音特性を良好にできる振動素子用の台座、振動子及び発振器に適している。
【符号の説明】
【００５５】
１…台座、  ２…水晶片（振動素子）、  ３…ＩＣ、  ４…パッケージ、  ５…別の台座、  １１，５１…搭載部、  １２，５２…脚部、  １３，１４，５３，５４…くびれ部、  １３ａ，１４ａ…溝部、  １５ａ，１５ｂ…電極パターン
【図１】
2020120199.tif 000003
【図２】
2020120199.tif 000004
【図３】
2020120199.tif 000005
【図４】
2020120199.tif 000006