(57)【要約】      （修正有）【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と共に、外形寸法の大きい振動素子を搭載可能として、容易に良好な特性を得ることが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】台座１は、短辺上に形成され、振動素子が搭載される２つの搭載部１１ａ、１１ｂと、搭載部より本体の内側で短辺に沿って形成される２つの隙間部１２ａ、１２ｂと、２つの隙間部に挟まれた平板形状の中央部１６と、中央部の長辺上に設けられ、基板の電極に接続される２つの接続部１３と、本体の四隅に形成され、搭載部と中央部若しくは接続部とを連結するアーム部１４とを有する。搭載部の厚みは、接続部の厚みより厚く、アーム部の厚みは、接続部の厚みより薄い。【選択図】図１
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【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、
本体の短辺上に形成され、前記振動素子が搭載される２つの搭載部と、
前記搭載部より前記本体の内側で前記短辺に沿って形成される２つの隙間部と、
前記２つの隙間部に挟まれた平板形状の中央部と、
前記中央部の長辺上に設けられ、前記基板の電極に接続される２つの接続部と、
前記本体の四隅に形成され、前記搭載部と前記中央部若しくは前記接続部とを連結するアーム部とを有し、
前記搭載部の厚みを前記接続部の厚みより厚く、前記アーム部の厚みを前記接続部の厚みより薄くしたことを特徴とする台座。
【請求項２】
アーム部は、円弧形状に湾曲した形状としたことを特徴とする請求項１記載の台座。
【請求項３】
請求項１又は２記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の内部で突出する枕部に前記台座の接続部が接するよう設置したことを特徴とする振動子。
【請求項４】
請求項１又は２記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の内部で突出する枕部に前記台座の接続部が接するよう設置し、前記パッケージの裏面凹部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と共に、サイズの大きい振動素子を搭載可能とす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、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（Integrated Circuit）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。
また、振動素子を小型化する場合、設計上の制約が発生して、良好な特性を得られないこともある。
【０００３】
［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。
【０００４】
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。
【０００５】
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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【０００８】
尚、特許文献１〜３には、外部からの振動を吸収しやすい構造で、振動素子を搭載する搭載部を台座の外周部分に設け、台座と同等程度の大きさの振動素子を搭載可能とすることについての記載はない。
【０００９】
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と共に、外形寸法の大きい振動素子を搭載可能として、容易に良好な特性を得ることが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】
【００１０】
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、本体の短辺上に形成され、振動素子が搭載される２つの搭載部と、搭載部より本体の内側で短辺に沿って形成される２つの隙間部と、２つの隙間部に挟まれた平板形状の中央部と、中央部の長辺上に設けられ、基板の電極に接続される２つの接続部と、本体の四隅に形成され、搭載部と中央部若しくは接続部とを連結するアーム部とを有し、搭載部の厚みを接続部の厚みより厚く、アーム部の厚みを接続部の厚みより薄くしたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、上記台座において、アーム部は、円弧形状に湾曲した形状としたことを特徴としている。
【００１２】
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、パッケージの表面凹部の内部で突出する枕部に台座の接続部が接するよう設置したことを特徴としている。
【００１３】
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、パッケージの表面凹部の内部で突出する枕部に台座の接続部が接するよう設置し、パッケージの裏面凹部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】
【００１４】
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、本体の短辺上に形成され、振動素子が搭載される２つの搭載部と、搭載部より本体の内側で短辺に沿って形成される２つの隙間部と、２つの隙間部に挟まれた平板形状の中央部と、中央部の長辺上に設けられ、基板の電極に接続される２つの接続部と、本体の四隅に形成され、搭載部と中央部若しくは接続部とを連結するアーム部とを有し、搭載部の厚みを接続部の厚みより厚く、アーム部の厚みを接続部の厚みより薄くした台座としているので、外部からの振動が接続部に伝達されたとしても、アーム部によって吸収して搭載部への伝達を防止し、位相雑音特性を良好にでき、また、サイズの大きい振動素子を搭載可能として、設計の制約を緩和して無理なく良好な特性を得られる効果がある。
【００１５】
また、本発明によれば、接続部が、長辺上に形成され基板に接続する矩形部と、当該長辺上で矩形部より幅が狭く形成された延設部と、対向する長辺上に形成された矩形部と延設部とを連結する連結部とを備えた上記台座としているので、台座本体の長辺同士を接続して、不要な変形を抑え、台座の強度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本台座の平面説明図である。
【図２】本台座に水晶片を搭載した状態の平面説明図である。
【図３】本台座を用いた振動子の構成を示す側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本体の短辺上に形成され、振動素子が搭載される２つの搭載部と、搭載部より本体の内側で短辺に沿って形成される２つの隙間部と、２つの隙間部に挟まれた平板形状の中央部と、中央部の長辺上に設けられ、基板の電極に接続される２つの接続部と、本体の四隅に形成され、搭載部と接続部とを連結するアーム部とを有し、搭載部の厚みを接続部の厚みより厚く、アーム部の厚みを接続部の厚みより薄くした台座としており、搭載部を台座の外周部分に設けたことにより、台座と同程度の大きさの振動素子を搭載可能として、容易に良好な特性を得ることができるものである。
また、振動素子の大きさを変えない場合には、本台座に振動素子を搭載した全体の大きさを小型化することができるものである。
【００１８】
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裏面凹部に発振回路を搭載したものである。
【００１９】
［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、本台座の平面説明図である。
図１に示すように、本台座１は、本体上面形状が略長方形であり、搭載部１１ａ，１１ｂと、隙間部１２ａ，１２ｂと、中央部１６と、接続部１３と、アーム部１４とを備えている。
【００２０】
搭載部１１ａ，１１ｂ（搭載部１１と記載することもある）は、本台座１の短辺の中央付近に形成されており、振動素子が搭載されて、導電性接着剤１７によって接続されるものである。
隙間部１２ａ，１２ｂ（隙間部１２と記載することもある）は、本台座１の短辺の内側にコの字型に形成され、本体の表裏を貫通する貫通孔である。
【００２１】
中央部１６は、２つの搭載部１１ａ，１１ｂによって挟まれた平板形状の部分であり、中央部１６の長辺に沿って、接続部１３が形成されている。
接続部１３は、中央部１６において電極が形成された部分に相当し、本台座１が搭載されるパッケージの基板に接続する。
接続部１３は、中央部１６の一部であり、接続部１３と中央部１６の他の部分とは同じ厚み（電極の厚みは考慮せず）で形成されている。
【００２２】
アーム部１４は、本台座１の四隅に形成され、略円弧形状であり、短辺上の搭載部１１と接続部１３、又は搭載部１１と中央部１６とを連結するものである。
ここで、アーム部１４は、搭載部１１及び接続部１３に比べて幅が狭く形成されている。
更に、アーム部１４は、後述するように厚みが接続部１３に比べて薄く形成されており、外部から振動が伝わった場合に、撓んで当該振動を吸収して減衰させるものである。
【００２３】
すなわち、本台座１は、本体の中央部分に平板形状の中央部１６が形成され、中央部１６の長辺に沿って電極が設けられた接続部１３が形成され、中央部１６の両短辺の外側に、隙間部１２ａ，１２ｂを介して、搭載部１１とアーム部１４が形成された構成である。
【００２４】
このように、本台座１は、本体の内側に大きい平板状の中央部１６を含む構成としているので、構造的な強度を十分確保すると共に、アーム部１４が細く薄く形成されて、変形しやすく、外部から振動が伝達されたとしても、アーム部１４が撓んで変形することにより、振動を吸収して、搭載部１１上の振動素子への影響を抑えることができるものである。
【００２５】
また、本台座１の各部の厚みは、搭載部１１ａ，１１ｂが最も厚く、次に中央部１６（及び接続部１３）が厚く、アーム部１４が最も薄く形成されている。
本台座１では、本体の下側面（底面）は同一面内となるよう平らに形成されており、搭載部１１、中央部１６及び接続部１３、アーム部１４の厚みの違いによって、高さが異なるものである（図２参照）。
本体の一方の面（ここでは下側面）を平面とすることにより、エッチングで本台座１を形成する際に工程が容易になるものである。
【００２６】
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、後述する水晶片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。
【００２７】
［本台座１の電極パターン：図１，図２］
本台座１の電極パターンについて説明する。
本台座１の電極パターンは、金等の金属薄膜で形成される。
図２に示すように、水晶片２には、一方の励振電極２１が表と裏の両面に形成されており、異なる短辺側に引き出されている。
そして、本台座１の搭載部１１ａには、水晶片２の一方の励振電極２１と接続する電極パターン１９ａが形成され、電極パターン１９ａは本体左下のアーム部１４を介して下側の長辺上の接続部１３まで形成されている。電極パターン１９ａは、搭載部１１ａの表面、側面、裏面に形成され、更にアーム部１４、接続部１３の表面、側面、裏面に亘って形成されている。
【００２８】
また、搭載部１１ｂには、水晶片２の他方の励振電極２１と接続する電極パターン１９ｂが形成され、電極パターン１９ｂは本体右上のアーム部１４を介して上側の長辺上の接続部１３まで形成されている。電極パターン１９ｂは、搭載部１１ｂ、アーム部１４及び接続部１３の表面、側面、裏面に亘って形成されている。
【００２９】
そして、接続部１３の裏面に形成された電極パターン１９ａ，１９ｂが、パッケージの基板の電極に接続され、更に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、若しくはパッケージの裏面凹部に設けられた発振回路に接続する。
【００３０】
［水晶片２を搭載した状態：図２］
次に、本台座１の上に水晶片２を搭載した状態について図２を用いて説明する。図２は、本台座１の上に水晶片を搭載した状態を示す平面説明図である。
図２に示すように、水晶片２は、本台座１の搭載部１１上に搭載されて、裏面側の励振電極２１が搭載部１１ａ上の電極パターン１９ａに導電性接着剤１７によって接続され、表面側の励振電極２１が搭載部１１ｂ上の電極パターン１９ｂに導電性接着剤１７によって接続される。
【００３１】
図２からわかるように、本台座１は、搭載部１１が台座本体の外周付近の短辺上に形成されているので、搭載される水晶片２の長辺の長さを搭載部１１ａ，１１ｂ間の距離程度に長くすることができるものである。
また、水晶片２の長辺側は台座に接続されないので、水晶片２の短辺を、本台座１の短辺より長くすることも可能である。
このように、本台座１を用いることで、サイズの大きい水晶片２を搭載することができ、水晶片２の設計上の制約を少なくして、良好な特性を得やすくすることができるものである。
【００３２】
逆に、水晶片２の大きさを変えない場合には、台座の外周に比べて搭載部が小さく形成された台座に搭載する場合と比較して、本台座１は、水晶片２から外側にはみ出す部分が少なくなり、全体を小型化することができるものである。
【００３３】
［本台座を用いた振動子の構成：図３］
次に、本台座１を用いた振動子（本振動子）の構成について図３を用いて説明する。図３は、本振動子の長辺側側面説明図である。尚、説明を簡単にするために、図３では、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、本振動子は、表面に凹部を備えたパッケージ３の凹部内に、水晶片（振動素子）２が搭載された本台座１を収容して、固定したものである。
尚、実際にはパッケージ３の上部（図１の手前側）の周囲に封止のためのシームリングとパッケージ３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。
【００３４】
パッケージ３は、セラミック等で形成され、表面に凹部が形成された形状である。
更に、パッケージ３の凹部の底面上には、上に突出した枕部３１が形成されており、水晶片２が搭載された本台座１の接続部１３が、当該枕部３１の上に導電性接着剤１８又は半田等で固定されている。
【００３５】
図３に示すように、本台座１は、底面（下面）が平坦に形成されているため、パッケージ３の凹部底面が平坦の場合、搭載部１１及びアーム部１４も凹部底面に接触してしまい、外部からの振動の影響を受けやすくなる。
そのため、本振動子では、パッケージ３の凹部底面に枕部３１を設けてそこに接続部１３を接続させることにより、搭載部１１及びアーム部１４をパッケージ３の凹部底面から浮いた状態で保持することができ、外部からパッケージ３に振動が伝わった場合には、アーム部１４が撓んで振動を吸収し、水晶片２への影響を防ぐようにしている。
【００３６】
尚、パッケージ３の形状を、表面だけでなく裏面にも凹部を設けた断面Ｈ型形状とし、裏面凹部に発振回路を収容して裏面基板に搭載し、発振器を構成してもよい。発振回路以外の温度補償回路をパッケージ３の表面基板又は裏面基板に備えると、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）となる。
パッケージ３への本台座１と発振回路の搭載は、導電性接着剤又は半田等で固定されるようになっている。
【００３７】
水晶片２は、本台座１の搭載部１１の上に搭載され、両端辺の中央付近を導電性接着剤１７で固定されて搭載される。
水晶片２の表面及び裏面には、励振電極（図示省略）が形成され、本台座１の電極パターンに導電性接着剤で接続される。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［実施の形態の効果］
本台座１によれば、本体の短辺上に形成され、振動素子が搭載される２つの搭載部１１と、搭載部１１より本体の内側で短辺に沿って形成される２つの隙間部１２と、２つの隙間部１２に挟まれ、平板上に形成された中央部１６と、中央部１６の長辺上に設けられ、基板の電極に接続される２つの接続部１３と、本体の四隅に形成され、搭載部１１と中央部１６とを連結するアーム部１４とを有し、搭載部１１の厚みを中央部１６及び接続部１３の厚みより厚く、アーム部１４の厚みを中央部１６及び接続部１３の厚みより薄くした台座としており、外部から振動が伝達されても、アーム部１４によって振動を吸収して、位相雑音特性を向上させることができ、また、搭載部１１を台座の外周部分に設けたことにより、外形寸法が比較的大きい振動素子を搭載可能として、設計の制約を緩和して容易に良好な特性を得ることができる効果がある。
【００４０】
また、振動素子の大きさが同一であれば、本台座１の大きさを当該振動素子と同等とすることができるため、振動子及び発振器の小型化を図ることができる効果がある。
【００４１】
また、本台座１によれば、本体の内部に平板形状の中央部１６を設けているので、台座本体の構造的な強度を高めることができる効果がある。
【００４２】
また、本振動子及び本発振器によれば、パッケージ３の凹部底面から突出する枕部３１を備え、枕部３１の上に振動素子を搭載した本台座１を接続するようにしているので、本台座１の搭載部１１及びアーム部１４を基板から浮かせた状態で保持することができ、外部からの振動があった場合に、アーム部１４が十分変形して（撓んで）振動を吸収することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、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、サイズの大きい振動素子を搭載可能とす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】
【００４４】
１…台座、  ２…水晶片（振動素子）、  ３…パッケージ、  １１…搭載部、  １２…隙間部、  １３…接続部、  １４…アーム部、  １６…中央部、  １７，１８…導電性接着剤、  １９ａ，１９ｂ…電極パターン、  ２１…励振電極
【図１】
2020108052.tif 000003
【図２】
2020108052.tif 000004
【図３】
2020108052.tif 000005