(57)【要約】【課題】  外部からの振動の影響を抑えて耐振性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、構造的な強度を保持す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】  振動素子２を搭載する搭載部１１と本体の長辺上に設けられた接続部１４との間に長辺側隙間部１２ａが形成され、本体の短辺に沿って短辺側隙間部１２ｂが形成され、本体の四隅と搭載部１１の角部とを接続する連結部１７と、本体の長辺で接続部１４と連結部１７とを接続するアーム部１５ａと、短辺で連結部１７同士を接続するアーム部１５ｂとを設けた台座であり、当該台座を備えた水晶振動子及び発振器としている。【選択図】        図２
2020014044.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、
本体が、
前記振動素子が搭載される搭載部と、
前記本体の長辺に沿って設けられ、前記基板と接触する２つの接続部と、
前記搭載部と前記接続部との間に形成される２つの長辺側隙間部と、
前記本体の短辺に沿って形成される２つの短辺側隙間部と、
前記本体の四隅と前記搭載部とを接続する連結部と、
前記本体の長辺において前記接続部と前記連結部とを接続する第１のアーム部と、
前記本体の短辺において前記接続部同士を接続する第２のアーム部とを備えたことを特徴とする台座。
【請求項２】
接続部は、搭載部よりも基板側に突出するよう形成されていることを特徴とする請求項１記載の台座。
【請求項３】
アーム部は、搭載部より厚みが薄く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】
連結部は、搭載部と同等の厚みで形成されている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】
第２のアーム部の中央部に、基板に接触するよう突出する支持部を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の台座。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の台座に振動素子を搭載して、パッケージの表面凹部に設置したことを特徴とする振動子。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか記載の台座に振動素子を搭載して、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置し、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することが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振動素子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、表側に振動素子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。
【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用水晶片を確実に励振させ、励振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、外部からの振動が振動素子に影響してしまい、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、振動素子を搭載する搭載部の向かい合う２つの辺に沿って支持部を備え、各支持部に、その中央部で搭載部に連結する連結部と、両端部で基板に接触する接続部と、連結部と接続部との間に形成されたアーム部と設けた台座については記載がない。
【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】
【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、本体が、振動素子が搭載される搭載部と、本体の長辺に沿って設けられ、基板と接触する２つの接続部と、搭載部と接続部との間に形成される２つの長辺側隙間部と、本体の短辺に沿って形成される２つの短辺側隙間部と、本体の四隅と搭載部とを接続する連結部と、本体の長辺において接続部と連結部とを接続する第１のアーム部と、本体の短辺において接続部同士を接続する第２のアーム部とを備え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、接続部は、搭載部よりも基板側に突出するよう形成されている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、アーム部は、搭載部より厚みが薄く形成されている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、連結部は、搭載部と同等の厚みで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、第２のアーム部の中央部に、基板に接触するよう突出する支持部を備え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て、パッケージの表面凹部に設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て、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置し、当該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】
【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、本体が、振動素子が搭載される搭載部と、本体の長辺に沿って設けられ、基板と接触する２つの接続部と、搭載部と接続部との間に形成される２つの長辺側隙間部と、本体の短辺に沿って形成される２つの短辺側隙間部と、本体の四隅と搭載部とを接続する連結部と、本体の長辺において接続部と連結部とを接続する第１のアーム部と、本体の短辺において接続部同士を接続する第２のアーム部とを備えた台座としているので、長辺側隙間部と短辺側隙間部とによって接続部と搭載部とを離して配置し、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でき、位相雑音特性を良好にできる効果があり、更に、本体の四隅を連結部によって保護して破損を防ぎ、構造的な強度を保つことができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、第２のアーム部の中央部に、基板に接触するよう突出する支持部を備えた上記台座としているので、基板上に安定して設置することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発振器の概略図である。
【図２】本台座の表面説明図である。
【図３】本台座の長辺側面説明図である。
【図４】本台座の短辺側面説明図である。
【図５】本台座の裏面説明図である。
【図６】本台座の表面斜視図である。
【図７】本台座の裏面斜視図である。
【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振動素子用の台座（本台座）は、振動素子を搭載する搭載部と本体の長辺上に設けられた接続部との間に形成された長辺側隙間部と、本体の短辺に沿って形成された短辺側隙間部と、本体の四隅と搭載部の角部とを接続する連結部と、本体の長辺で接続部と連結部を接続する第１のアーム部と、短辺で連結部同士を接続する第２のアーム部とを備えたものであり、外部からの振動が基板から接続部に伝達されたとしても、搭載部と接続部とを離して配置し、更にアーム部によって振動を吸収することで、搭載部への伝達を防止でき、位相雑音特性を良好にできると共に、角部を保護する連結部を設けて構造的な強度を確保することができるものである。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る水晶振動子（本水晶振動子）は、本台座に振動素子を搭載してパッケージ表面凹部に搭載したものである。
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。
【００２２】
尚、以下の説明では、振動素子として水晶片を用いることとし、水晶片を用いた水晶振動子及び水晶発振器について説明するが、搭載される振動素子としては、表面弾性波（ＳＡＷ；Surface Acoustic Wave）電極を備えたＳＡＷ共振子や、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）振動子等の振動子の発振素子（振動素子）を用いてもよい。
【００２３】
［本発振器：図１］
本発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発振器の概略図である。
本発振器は、図１に示すように、振動素子（ここでは水晶片）２と、振動素子２を搭載する台座１と、台座１を表面凹部に収容して当該凹部の内部に搭載するパッケージ３と、パッケージ３の裏面凹部に搭載される発振回路（ＩＣ）４と、パッケージ３の表面周囲に形成されるシームリング５と、蓋となるリッド６とを基本的に備えている。
【００２４】
［本発振器の各部］
本発振器の各部について具体的に説明する。
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、台座１は、振動素子２と同様の水晶（振動素子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、台座１と振動素子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。
台座１の詳細は後述する。
【００２５】
振動素子２は、台座１の上（表面側）に導電性接着剤で固定されて搭載される。
尚、ここでは、台座１に搭載される振動素子として、ＡＴカットの水晶片からなる水晶共振子を用いたが、その他の圧電振動子等の発振素子（振動素子）を用いてもよい。
【００２６】
パッケージ３は、セラミック等で形成され、表面及び裏面の両面に凹部が形成された断面Ｈ型の形状となっており、表面凹部に振動素子２を搭載した台座１を収納し、当該凹部の底面（基板）に台座１を設置し、裏面凹部に発振回路４を収容して搭載している。
パッケージ３に台座１及び発振回路４を搭載する際には、半田等で固定するようになっている。
【００２７】
発振回路（ＩＣ）４は、パッケージ３の裏面凹部に収納され、その凹部の底面（基板）に搭載される。尚、当該ＩＣ４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設けてもよい。温度補償回路を備えると、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）となる。
【００２８】
シームリング５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。
リッド６は、蓋となるもので、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５に接着するよう形成される。
尚、本台座１に振動素子２を搭載して、パッケージ３の表面凹部に搭載した構成が本振動子である。
【００２９】
［本台座：図２〜７］
次に、本台座について図２〜７を参照しながら説明する。図２は、本台座の表面説明図であり、図３は、本台座の長辺側面説明図であり、図４は、本台座の短辺側面説明図であり、図５は、本台座の裏面説明図であり、図６は、本台座の表面斜視図であり、図７は、本台座の裏面斜視図である。
本台座１は、図２に示すように、本体の中央部に形成され、振動素子が搭載される略矩形形状の搭載部１１と、本体の２本の長辺上に形成され、パッケージ３の基板（底面）に形成された電極に接続する接続部１４と、各接続部１４に沿ってその内側に形成された２つの長辺側隙間部１２ａと、短辺に沿って形成された２つの短辺側隙間部１２ｂと、搭載部１１の角部と本体の四隅の角部とを接続する４つの連結部１７とを備えている。
ここで、図３，４，６，７に示すように、接続部１４は、本台座１の下側、つまりパッケージ３の基板に接続する側に突出するよう、厚く形成されている。
【００３０】
更に、本台座１は、図３〜７に示すように、長辺において、中央部分に設けられた接続部１４と、当該長辺の両端部に設けられた連結部１７とを接続する２つのアーム部１５ａを備えている。アーム部１５ａは、請求項における第１のアーム部に相当する。
また、短辺において、当該短辺の両端部に設けられた連結部１７同士を接続する構成として、アーム部１５ｂを備えている。アーム部１５ｂは請求項における第２のアーム部に相当する。
アーム部１５ａ，１５ｂは、搭載部１１より厚みが薄く形成されている。アーム部１５ａ，１５ｂは、外部からの振動を吸収して、振動が搭載部１１に伝達されるのを防ぐものである。
【００３１】
長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂは、本台座１の本体の表面と裏面とを貫通する貫通孔として形成されている。長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂを設けることにより、基板に接触する接続部１４と振動片が搭載される搭載部１１とを離して配置して、外部からの振動の影響を抑えるようにしている。
【００３２】
また、連結部１７は、図２，５，６，７に示すように、搭載部１１と同等の厚みで、搭載部１１から本体の角部に向かって張り出した略扇形の形状に形成されている。
本台座１では、破損しやすい本体の角部に、搭載部１１と同等の厚みを備えた連結部１７を設けることで、構造的な強度を保ち、角部を保護して破損しにくくしている。
【００３３】
また、略扇形形状の連結部１７の根元部分で、連結部１７と搭載部１１とが接続する部分の長さ、つまり、隣接する長辺側隙間部１２ａと短辺側隙間部１２ｂとを結ぶ最短の長さは、長くするほど構造的な強度は増大するが、外部からの振動を吸収する弾力性（しなやかさ）を備えるためには長くしすぎない方がよい。
連結部１７と搭載部１１とを接続する部分の形状や長さ、長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂの形状、長さ、配置は、強度と振動吸収の効果、及び搭載される振動素子の特性を考慮して、適切に設定されている。
【００３４】
例えば、長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂの両端部の形状を円弧状の形状に形成することにより、連結部１７と搭載部１１との接続部分に応力が集中するのを防ぎ、破損しにくくしている。
【００３５】
また、本実施の形態では、図４〜７に示すように、短辺上のアーム部１５ｂの中央部分に、接続部１４と同等の厚みで基板に接触するよう突出して形成された支持部１６を備えている。
つまり、本台座１の短辺は、支持部１６を挟んで両側に設けられたアーム部１５ｂが、当該短辺の両端に設けられた連結部１７にそれぞれ接続した構成となっている。
支持部１６を設けることにより、パッケージの基板上に安定して設置でき、強度を向上させるものである。
【００３６】
尚、短辺において、支持部１６を設けずに、連結部１７同士を１本のアーム部１５ｂによって接続した構成としてもよい。
支持部１６を設けない構成では、本体が変形しやすくなって、外部からの振動をより吸収しやすくなり、振動素子への影響を抑えることができるものである。
【００３７】
本台座１における各部の厚みについて説明する。
上述したように、本台座１の各部の厚みは、接続部１４（支持部１６）が最も厚く、搭載部１１（連結部１７）が次に厚く、アーム部１５ａ（アーム部１５ｂ）が最も薄くなっている。
アーム部１５ａ，１５ｂを薄く形成することで、変形しやすくして、外部から振動が加わった場合に、アーム部１５ａ，１５ｂが撓んで変形して、外部からの力を吸収することができ、搭載部１１への影響を抑えて特性の変動を防ぐことができるものである。
【００３８】
また、図２に示すように、本台座１の表面には、接続部１４を介して基板の電極に接続する金属パターン１０ａ，１０ｂが形成されている。
金属パターン１０ａ，１０ｂは、導電性接着剤が塗布される２つの矩形のパターンを備え、それぞれ、当該パターンから近い連結部１７を介して、長辺側のアーム部１５ａ，接続部１４までパターンが形成されて、接続部１４の裏面で基板の電極に接続する。
尚、各金属パターン１０ａ，１０ｂの２つの矩形パターンの内、一方が振動素子２の電極に接続されるものである。
【００３９】
［実施の形態の効果］
本台座１によれば、振動素子２を搭載する搭載部１１と本体の長辺上に設けられた接続部１４との間に長辺側隙間部１２ａが形成され、本体の短辺に沿って短辺側隙間部１２ｂが形成され、連結部１７が本体の四隅と搭載部１１の角部とを接続し、アーム部１５ａが本体の長辺で接続部１４と連結部１７とを接続し、アーム部１５ｂが短辺で連結部１７同士を接続する構成としているので、外部からの振動が接続部１４に伝達されたとしても、長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂによって接続部１４と搭載部１１とが離れて配置され、更にアーム部によって振動を吸収することで、搭載部１１への伝達を防止でき、位相雑音特性を良好にできると共に、連結部１７によって本体の角部分を保護して、構造的な強度を確保することができる効果がある。
【００４０】
また、本台座１によれば、短辺上に設けられたアーム部１５ｂの中央部分に基板に接触するよう下側に突出して形成された支持部１６を設けているので、本台座１を基板上に安定して設置することができる効果がある。
【００４１】
また、本台座１によれば、長辺側隙間部１２ａ及び短辺側隙間部１２ｂの両端部の形状を円弧状としているので、連結部１７と搭載部１１との接続部分にかかる応力を分散させて破損を防ぐことができる効果がある。
【００４２】
また、本台座１を用いた本振動子及び本発振器も、本台座１と同様の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、外部からの振動の影響を抑えて耐振性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、構造的な強度を確保することが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】
【００４４】
１…台座、  ２…振動素子、  ３…パッケージ、  ４…発振回路（ＩＣ）、  ５…シームリング、  ６…リッド、  １０ａ，１０ｂ…金属パターン、  １１…搭載部、  １２ａ…長辺側隙間部、  １２ｂ…短辺側隙間部、  １４…接続部、  １５ａ，１５ｂ…アーム部、  １６…支持部、  １７…連結部
【図１】
2020014044.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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