(57)【要約】【課題】  小型化が可能であり、微妙な発振周波数の調整が可能であり、かつ圧電振動子の発振周波数特性等の特性に優れるとともに外部の電気回路等に対する電気的接続の信頼性に優れた圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を提供すること。【解決手段】  圧電振動子収納用パッケージは、上面に第一の凹部５が形成されるとともに下面に第二の凹部１２が形成された絶縁基体１と、絶縁基体１の上面の第一の凹部５の周囲に全周にわたって形成された枠部１０と、枠部の内側から絶縁基体１の外表面にかけて形成された配線導体６と、絶縁基体１の上面に第一の凹部５を塞ぐように取着される蓋体７とを具備しており、第一の凹部５に圧電振動子２，３および第一の電子部品４が収容され、蓋体７の上面に半導体素子８が搭載され、第二の凹部１２に圧電振動子２，３の周波数を調整するための第二の電子部品１１が収容されている。【選択図】  図１
2006041927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に第一の凹部が形成されるとともに下面に第二の凹部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の上面の前記第一の凹部の周囲に全周にわたって形成された枠部と、該枠部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の上面に前記第一の凹部を塞ぐように取着される蓋体とを具備しており、前記第一の凹部に圧電振動子および第一の電子部品が収容され、前記蓋体の上面に半導体素子が搭載され、前記第二の凹部に前記圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品が収容されることを特徴とする圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記圧電振動子は、ＡＴカット型水晶振動子と音叉型水晶振動子とから成ることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記圧電振動子は、細長いＡＴカット型水晶振動子と細長い音叉型水晶振動子とから成り、これらの長手方向が互いに直交するようにして前記第一の凹部に収容されることを特徴とする請求項２記載の圧電振動子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電振動子収納用パッケージと、前記第一の凹部内に収容されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記圧電振動子と、前記第一の凹部内に収容されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記第一の電子部品と、前記蓋体の上面に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記半導体素子と、前記第二の凹部内に収容された前記圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品とを具備していることを特徴とする圧電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子等の圧電振動子を絶縁基体の内部に収容する圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置に関するものであり、特に、圧電振動子を、半導体素子等の他の電子部品とともに気密に収容する圧電振動子収納用パッケージおよびその圧電振動子収納用パッケージを用いた圧電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や自動車電話等の通信機器、コンピュータ、ＩＣカード等の情報機器等の電子機器において、周波数や時間の基準となる発振器として、水晶振動子等の圧電振動子を圧電振動子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）内に気密に収納して成る圧電装置が広く使用されている。
【０００３】
このような圧電装置として、近年、圧電振動子としてＡＴカット型水晶振動子と音叉型水晶振動子とを一つのパッケージ内に収納するとともに、そのパッケージに、発振回路を有する半導体素子等の制御用の電子部品を搭載し収納した構造の、複数の発振源を有する圧電装置、いわゆるデュアルクロックモジュールタイプの圧電装置が提案されている。
【０００４】
なお、ＡＴカット型水晶振動子は例えばＭＨz帯でメインクロック用の発振源として機能し、また音叉型水晶振動子は例えばｋＨｚ帯でサブクロック用（例えば待機動作用等）として機能する。
【０００５】
図３（ａ）は、従来の圧電装置の構成を概略的に示した平面図であり、図３（ｂ）は、その断面図である。同図において、５１は基板、５２は圧電振動子の発振周波数を制御するための発振回路を有する半導体素子、５３は圧電振動子としてのＡＴカット型水晶振動子、５４は圧電振動子としての音叉型水晶振動子である。発振回路を有する半導体素子５２は、基板５１上に導電性接着剤により固定され、さらにボンディングワイヤ５６等の電気的接続手段により接続用パッド５７に電気的に接続され、基板５１の外周部下面に配置された入出力用端子６０と電気的に接続されている。
【０００６】
また、所定周波数で発振するＡＴカット型水晶振動子５３および音叉型水晶振動子５４は、基板５１の上面に形成された凹部５５内の搭載部にそれぞれ接合され、基体５１の上面に凹部５５を取り囲むように形成された封止用メタライズ層５８に蓋体６２等を半田等のロウ材で接合することによりＡＴカット型水晶振動子５３および音叉型水晶振動子５４が気密に封止され、圧電装置が構成されている。
【０００７】
このような圧電装置は、例えば、携帯電話等の電子機器を構成する外部回路基板６１の所定位置に入出力用端子６０を半田等を介して接続することにより実装され、メインクロック用の発振源であるＡＴカット型水晶振動子５３から電子機器の電気回路に通信周波数等の基準信号が送信される。また、電子機器の主電源を切断したときにはサブクロック用（待機動作用）の音叉型水晶振動子が作動し続け、例えば計時やタイマーを継続する等の機能をなす。
【０００８】
なお、５９は、圧電振動子５３，５４や半導体素子５２とともに発振回路を形成する容量素子やインダクタ素子等の電子部品である。
【０００９】
また、一般的に圧電装置の圧電振動子５２，５３が発振する発振周波数の調整は、発振回路のリアクタンスである容量素子の静電容量を変化させて発振回路の発振周波数を変化させることによって行なっている。この容量素子の静電容量を変化させて微妙な発振周波数の調整を行う代表的な方法としては、発振回路上に設けられた可変容量素子を直接変化させて静電容量を変化させるようにしたものである。
【特許文献１】特開平６−２３２６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このように一つのパッケージに複数の圧電振動子５３，５４と、半導体素子５２等の他の電子部品５９とを搭載し、収納した場合、それらの実装面積が大きくなるためにパッケージの外形が大きくなり、情報通信機器の小型化が困難であるという問題点があった。
【００１１】
また、圧電装置の凹部５５に収容するＡＴカット型水晶振動子５３と音叉型水晶振動子５４等の圧電振動子は、長期間の使用において安定した特定周波数の発振のために、凹部５５内に真空封止されることが一般的であり、基板５１上の半導体素子５２の搭載部以外に圧電振動子５３，５４を気密封止するための封止用メタライズ層５８を設けなければならず、それらの実装面積が大きくなるためパッケージの外形がさらに大きくなり、情報通信機器の小型化が困難であるという問題点があった。
【００１２】
特に、上記デュアルクロックモジュールタイプの圧電装置のように、基板５１にＡＴカット型水晶振動子５３および音叉型水晶振動子５４を同時に搭載すると、圧電装置として非常に大きなものとなる。
【００１３】
また、圧電振動子５３，５４を凹部５５に収容し、得ようとする発振周波数を調整するための容量素子等の電子部品５９を搭載した後、封止用メタライズ層５８に蓋体６２を接合したり、半導体素子５２を基板１に搭載したりすると、蓋体の接合や半導体素子の搭載接合の際の熱処理により加わる熱で電子部品５９の静電容量等の電気特性が変化し、得ようとする発振周波数がずれ、所定の発振周波数が得られないという問題点があった。
【００１４】
さらに通常、圧電振動子５３，５４は凹部５５内に蓋体６２により封止され、半導体素子５２と電子部品５９はその上面を樹脂（図示せず）で覆うように封止する構造となっている。この樹脂により基板５１を覆うことによっても、基板５１上に形成された配線導体間や、電子部品５９の静電容量等の電気特性が変化して得ようとする発振周波数がずれ、所定の発振周波数が得られないという問題点があった。
【００１５】
また、基板５１に半導体素子５２とＡＴカット型水晶振動子５３、および音叉型水晶振動子５４等の圧電振動子、および電子部品５９を同時に搭載し、収容する場合、それぞれの電気回路で発生する電磁波が圧電振動子５３，５４の発振周波数特性に悪影響を与えるという問題点があった。
【００１６】
また、圧電装置の基板５１の外周部下面に配置された入出力用端子６０が接続される外部回路基板６１は、一般に、その材質がガラスエポキシ等からなる樹脂製であり、基板５１の材質として多用されるセラミックス（アルミナセラミックス等）とは熱膨張係数が異なることから、接続後の温度サイクルにより基板５１の外周部の下面に配置された入出力用端子６０と、外部回路基板６１の主面に形成された接続パッドとの間に熱応力が生じ、この熱応力により、入出力用端子６０の接続部分において、半田クラックや断線等の不具合が発生するという問題点があった。
【００１７】
本発明は、かかる従来の技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、圧電振動子を半導体素子等の他の電子部品とともに収容しても小型化が可能であり、発振回路の所定の発振周波数を得るために微妙な発振周波数の調整が可能であり、かつ圧電振動子が長期間にわたり発振周波数特性等の特性に優れるとともに、外部の電気回路等に対する電気的な接続の信頼性に優れた圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面に第一の凹部が形成されるとともに下面に第二の凹部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の上面の前記第一の凹部の周囲に全周にわたって形成された枠部と、該枠部の内側から前記絶縁基体の外表面にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の上面に前記第一の凹部を塞ぐように取着される蓋体とを具備しており、前記第一の凹部に圧電振動子および第一の電子部品が収容され、前記蓋体の上面に半導体素子が搭載され、前記第二の凹部に前記圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品が収容されることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記圧電振動子は、ＡＴカット型水晶振動子と音叉型水晶振動子とから成ることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記圧電振動子は、細長いＡＴカット型水晶振動子と細長い音叉型水晶振動子とから成り、これらの長手方向が互いに直交するようにして前記第一の凹部に収容されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の圧電装置は、上記本発明の圧電振動子収納用パッケージと、前記第一の凹部内に収容されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記圧電振動子と、前記第一の凹部内に収容されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記第一の電子部品と、前記蓋体の上面に搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された前記半導体素子と、前記第二の凹部内に収容された前記圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、上面に第一の凹部が形成されるとともに下面に第二の凹部が形成された絶縁基体と、絶縁基体の上面の第一の凹部の周囲に全周にわたって形成された枠部と、枠部の内側から絶縁基体の外表面にかけて形成された配線導体と、絶縁基体の上面に第一の凹部を塞ぐように取着される蓋体とを具備しており、第一の凹部に圧電振動子および第一の電子部品が収容され、蓋体の上面に半導体素子が搭載されていることから、例えば、半導体素子を搭載するのに最小限必要な絶縁基体の平面面積で、半導体素子だけでなく圧電振動子、第一および第二の電子部品も上下に配置して収容することができ、圧電振動子収納用パッケージを小型化することができる。
【００２３】
また、絶縁基体の平面面積が小さくなるため、外部回路基板に圧電振動子収納用パッケージを接続した際に、外部回路基板と絶縁基体との間で熱応力が生じたとしても、実装領域面積が小さいので外部回路基板の寸法変化による応力を低減することができ、圧電振動子収納用パッケージと外部回路基板との接続部に半田クラックや断線等の不具合が生じるのを効果的に防止して外部回路基板に対する接続を長期にわたって良好に維持することができる。
【００２４】
さらに、圧電振動子や第一の電子部品を収容する空間と半導体素子が搭載された空間とを蓋体によって効果的に電磁的に遮断することができ、半導体素子等で発生する電磁波が圧電振動子に与える悪影響を有効に防止し、圧電振動子の特性（例えば、圧電振動子の発振周波数特性）を良好に維持することができる。
【００２５】
また、第二の凹部に、圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品が収容されていることから、圧電振動子および第一の電子部品を凹部に収容し、第一の凹部を塞ぐように蓋体を取着するための熱処理を行い、蓋体の上に半導体素子を搭載して樹脂封止したのち、最後に第二の電子部品（容量素子、またはインダクタ素子）により、得ようとする発振周波数を調整することができることから、蓋体を取着したり、半導体素子を搭載する際の熱処理の影響や半導体素子を封止する樹脂の影響を第二の電子部品が受けることはなく、微妙な発振周波数の調整ができる。
【００２６】
また、最後に搭載する周波数を調整するための第二の電子部品（容量素子やインダクタ素子）の種類により、さまざまな周波数の調整が可能となり、同一形態の圧電装置において、多種類の周波数の発振が可能となるデュアルクロックモジュールタイプの圧電装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、圧電振動子は、ＡＴカット型水晶振動子と音叉型水晶振動子とから成ることから、いわゆるデュアルクロックモジュールタイプの圧電装置を小型に形成することができ、このような圧電装置が部品として使用される携帯電話等の電子機器の小型化を効果的に行なうことができる。さらに小型化により配線経路を短くすることができるため、消費電力を低減することができ、電子機器の低消費電力化を効果的に行なうことができる。
【００２８】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージにおいて、好ましくは、圧電振動子は、細長いＡＴカット型水晶振動子と細長い音叉型水晶振動子とから成り、これらの長手方向が互いに直交するようにして第一の凹部に収容されることから、自由端が上下方向に振動するＡＴカット型水晶振動子の最も振動の大きい部位と左右方向に振動する音叉型水晶振動子の最も振動の大きい部位との間の間隔を広くするとともに振動の方向をずらすことにより、共振作用によって発振周波数の変化（発振ノイズ）が生じることを有効に防止することができ、より一層発振周波数の精度に優れた圧電装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明の圧電装置によれば、上記構成の圧電振動子収納用パッケージと、第一の凹部内に収容されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された圧電振動子と、第一の凹部内に収容されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された第一の電子部品と、蓋体の上面に搭載されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された半導体素子と、第二の凹部内に収容された圧電振動子の周波数を調整するための第二の電子部品とを具備していることから、小型化が可能であり、かつ圧電振動子が長期間にわたり発振周波数特性等の特性に優れるとともに、外部の電気回路等に対する電気的な接続の信頼性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置を添付の図面を基に説明する。図１（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の実施の形態の一例を示す、蓋体および半導体素子がない状態での平面図であり、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ’線における断面図である。
【００３１】
図１（ａ），（ｂ）において、１は絶縁基体、２は圧電振動子としてのＡＴカット型水晶振動子、３は圧電振動子としての音叉型水晶振動子、４は第一の電子部品、５は第一の凹部、１０は枠部、６は枠部の内側から絶縁基体１の外表面にかけて形成された配線導体、７は蓋体、８は半導体素子、１１は第二の電子部品、１２は第二の凹部である。
【００３２】
絶縁基体１、配線導体６、枠部１０および蓋体７により本発明の圧電素子収納用パッケージが主に構成され、絶縁基体１の上面に形成されている第一の凹部５内に圧電振動子であるＡＴカット型水晶振動子２、音叉型水晶振動子３、および第一の電子部品４を収納するとともに、絶縁基体１の上面の第一の凹部５を塞ぐように蓋体７を取着することにより、絶縁基体１の第一の凹部５と蓋体７とで形成される各容器の内側にＡＴカット型水晶振動子２、音叉型水晶振動子３、および第一の電子部品４が気密に収納される。そして、蓋体７の上面に半導体素子８を搭載し、さらに第二の凹部１２に圧電振動子２，３の周波数を調整するための第二の電子部品１１を収容することにより、本発明の圧電装置が基本的に構成される。この圧電装置は、携帯電話等の電子機器を構成する外部回路基板（図示せず）に実装されて使用される。
【００３３】
絶縁基体１は、上面に圧電振動子２，３を収容するための第一の凹部５を有し、この第一の凹部５と蓋体７とで圧電振動子（ＡＴカット型水晶振動子２、音叉型水晶振動子３等）および第一の電子部品４を気密に封止することができる。
【００３４】
また、絶縁基体１は、下面に第二の凹部１２が形成されており、この第二の凹部１２の底に形成された配線導体に周波数を調整するための第二の電子部品１１（容量素子やインダクタ素子）を搭載することにより、組み立て時に生じる変動分も含めた容量調整等、得ようとする発振周波数を調整することができ、圧電装置として組み立てが終了した後にも周波数調整ができる。
【００３５】
ここで、絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックスやガラスエポキシ樹脂等の樹脂系材料等から成る電気絶縁材料から成り、例えば一辺の長さが５〜２０ｍｍ程度で厚みが１〜５ｍｍ程度の直方体状である。
【００３６】
絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バンイダ、溶剤、可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクタブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形し、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して四角板状のものと四角形状の打ち抜き部が中央部に複数形成されたものを形成し、四角板状のものが中間の層に位置するとともに四角形状の打ち抜き部を有するものが上層および下層に位置するように上下に積層することにより上面に第一の凹部５を有し下面に第二の凹部１２を有する積層体を形成し、その積層体を高温（約１６００℃）で焼成することにより作製される。
【００３７】
絶縁基体１の上面には、第一の凹部５を塞ぐようにして蓋体７が取着される。蓋体７は、第一の凹部５を塞いで圧電振動子２、３および第一の電子部品４を気密封止する機能をなす。また、蓋体７は、上面に半導体素子８が搭載される搭載部として機能したり、半導体素子８から発生する熱を外部に逃がすための放熱板としても機能する。
【００３８】
蓋体７は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属や、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミック材料、金属粉末を含む有機樹脂等により形成される。蓋体７は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル−コバルト合金の板材に切削加工やエッチング加工等の所定の金属加工を施すことにより形成される。
【００３９】
蓋体７の凹部５の上面に対する取着は、例えば、ろう材や半田、ガラス、有機樹脂接着剤等の接合材を介して接合すること等により行なうことができる。
【００４０】
この蓋体７の上面に半導体素子８が搭載される。半導体素子８は、例えば、リアルタイムクロック用の水晶振動子の発振周波数を制御するための発振回路を有する制御用の素子等であり、蓋体７の上面に半田や接着剤などによって取着される。特に金属製の蓋体７に半田や銀ペースト等の導電性，熱伝導性に優れた接着剤で接合固定すると、半導体素子８で発生した熱を良好に放散させることができ、半導体素子８の温度上昇による誤動作を有効に防止することができる。
【００４１】
絶縁基体１の上面には、第一の凹部５の全体を取り囲むようにして枠部１０が形成されている。枠部１０は、絶縁基体１の上面に接着剤等で接合されてもよく、絶縁基体１と一体に形成されてもよい。なお、枠部１０は、蓋体７が取着される部位よりも外側に形成される。
【００４２】
枠部１０は、封止用の樹脂９で半導体素子８を覆う場合に、封止用の樹脂９が絶縁基体１の側面等に流れ出さないようにするダム部材として機能するとともに、次に説明する配線導体６を引き回して形成するための絶縁体等として機能する。半導体素子８を封止用の樹脂９で封止することにより、外部の温度や湿度に対する耐久性を向上させ、より一層長期信頼性に優れた構造とすることができる。
【００４３】
なお、枠部１０の上面に金属やセラミック材料、樹脂等から成る蓋体を取着することにより半導体素子８を気密に封止してもよい。
【００４４】
また、枠部１０の内側から絶縁基体１の下面や側面等の外表面にかけて配線導体６が形成されている。配線導体６は、蓋体７の上面に搭載される半導体素子８や、第一の凹部５に収容される圧電振動子２，３および第一の電子部品４を互いに電気的に接続したり、これらを絶縁基体１の外表面に導出して外部回路基板と電気的に接続したりするための導電経路として機能する。
【００４５】
この配線導体６のうち絶縁基体１の外表面に導出された部位（図１の例では絶縁基体１の下面の外周部に露出している部位）を外部回路基板の電気回路に半田や導電性接着剤等の導電性接合材を介して接合することにより、圧電装置が外部回路基板に電気的、機械的に接続され、配線導体６が外部回路基板の電気回路と電気的に接続される。
【００４６】
そして、絶縁基体１の第一の凹部５内に圧電振動子２，３および第一の電子部品４を収容するとともにそれぞれの電極を配線導体６に半田やボンディングワイヤ等の導電性接続材（図示せず）を介して電気的に接続し、凹部５を蓋体７で塞いでから蓋体７の上面に半導体素子８を搭載し、半導体素子８の電極を配線導体６の露出部位にボンディングワイヤ等を介して接続し、必要に応じて半導体素子８を封止用の樹脂９で封止するとともに、その後、第二の凹部１２に圧電振動子２，３の周波数を調整するための第二の電子部品１１（容量素子やインダクタ素子）を収容することにより圧電装置が製作される。この場合、圧電振動子２，３と第一の電子部品４と半導体素子８と第二の電子部品１１等の間で発振回路が形成される。
【００４７】
なお、配線導体６は、第一の凹部５の内側の絶縁基体１の上面に形成されていてもよく、図１に示すように、枠部１０の内周面に段差を形成し、この段差の上面に形成してもよい。
【００４８】
上記の構成により、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置においては、上面に第一の凹部５が形成されるとともに下面に第二の凹部１２が形成された絶縁基体１と、絶縁基体１の上面の第一の凹部５の周囲に全周にわたって形成された枠部１０と、枠部１０の内側から絶縁基体１の外表面にかけて形成された配線導体６と、絶縁基体１の上面に第一の凹部５を塞ぐように取着される蓋体７とを具備しており、第一の凹部５に圧電振動子２，３および第一の電子部品４が収容され、蓋体７の上面に半導体素子８が搭載され、第二の凹部１２に圧電振動子２，３の周波数を調整するための第二の電子部品１１が収容されるので、例えば、半導体素子８を搭載するのに最小限必要な絶縁基体１の平面面積で、半導体素子８だけでなく圧電振動子２，３、第一および第二の電子部品４，１１も収容することができ、圧電振動子収納用パッケージを小型化することができる。
【００４９】
また、絶縁基体１の平面面積が小さくなるため、外部回路基板に圧電振動子収納用パッケージを接続した際に、外部回路基板と絶縁基体１との間で熱応力が生じたとしても、実装領域面積が小さいので外部回路基板の寸法変化による応力を低減することができ、圧電振動子収納用パッケージと外部回路基板との接続部に半田クラックや断線等の不具合が生じるのを効果的に防止して外部回路基板に対する接続を長期にわたって良好に維持することができる。
【００５０】
さらに、圧電振動子２，３や第一の電子部品４を収容する空間と、半導体素子８が搭載された空間とを蓋体７によって効果的に電磁的に遮断することができ、半導体素子８や第一の電子部品４等で発生する電磁波が圧電振動子２，３に与える悪影響を有効に防止し、圧電振動子２，３の特性（例えば、ＡＴカット型水晶振動子や音叉型水晶振動子等の圧電振動子の発振周波数特性）を良好に維持することができる。なお、このような電磁的遮断をより向上させる場合、蓋体７は、上述した電磁的な遮断を有効なものとするために、また温度サイクル時の絶縁基体１との線膨張係数の違いによる熱応力を考慮して、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料、またはセラミック板の全面にメタライズ層が形成された材料、または樹脂に金属粉を含有分散させて形成された材料で形成することが好ましい。
【００５１】
なお、圧電振動子は、例えば、上述のようなＡＴカット型水晶振動子２や音叉型水晶振動子３等であり、所定周波数で発振して時間や通信用等の周波数等の基準信号を発振する機能をなす。この基準信号が、配線導体６を介して外部の電気回路に供給される。また、外部の電気回路から水晶振動子２，３や半導体素子８等の作動に要する電流が圧電装置内に供給される。圧電振動子２，３と配線導体６との接続は、導電性接着剤を介して接着すること等により行なわれる。
【００５２】
また、第一の電子部品４は、例えば、容量素子（周知のセラミックコンデンサ等）やインダクタ素子等の表面実装型の受動素子等であり、第二の凹部１２に収容される第二の電子部品１１や圧電振動子２，３や半導体素子８とともに発振回路を形成する。第一の電子部品４の第一の凹部５内への実装や第二の電子部品１１の第二の凹部１２内への実装は、例えば、電極を配線導体６の露出部分に半田等を介して電気的、機械的に接続することにより行なわれる。
【００５３】
そして、第二の電子部品１１としては、例えばロータリー式トリマーコンデンサあるいはチップ状コンデンサ等の容量素子が用いられ、トリマーコンデンサを直接操作するか、あるいはチップ状コンデンサをパターントリミングすることによって容量素子の静電容量を変化させて周波数の調整が行われる。
【００５４】
これにより、第二の電子部品１１の種類や、静電容量の変化等に応じて、さまざまな周波数の調整が可能となり、同一形態の圧電装置において、多種類の周波数の発振が可能となるデュアルクロックモジュールタイプの圧電装置を提供することができる。
【００５５】
この場合、第二の電子部品１１は、圧電振動子２,３や半導体素子８が収容,搭載される上面側とは反対の下面側の第二の凹部１２に収容されるので、圧電振動子２,３や半導体素子８とは別個に、圧電装置の用途、要求特性等に応じて適宜選択し、収容、実装することができる。よって、用途等に応じた圧電装置の製造,供給が容易である。
【００５６】
また、第二の電子部品１１を、半導体素子８を搭載した後に第二の凹部１２内に収容する場合でも、半導体素子８と第二の電子部品１１が実装される部位との間に絶縁基体１や蓋体７等が介在するので、第二の電子部品１１を第二の凹部１２の底面に接合する際に熱が加わったとしても、その熱が半導体素子８に伝わることはある程度遮断されるので、半導体素子８に熱的な影響が大きく作用することはなく、半導体素子８の特性の劣化を効果的に防止することができる。
【００５７】
なお、第二の凹部１２は、少なくとも第二の電子部品１１を収容するだけの平面面積および深さを確保するだけでよく、第一の凹部５よりも小さい平面面積でもかまわない。ただし、絶縁基体１の焼成時の収縮を上面側と下面側とで合わせて、絶縁基体１の反り等の変形を防止する上では、平面視で、第一の凹部５と重なるような平面形状、寸法にすることが好ましい。
【００５８】
本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置において、圧電振動子は、ＡＴカット型水晶振動子２と音叉型水晶振動子３とから成ることが好ましい。この場合、ＡＴカット型水晶振動子２、音叉型水晶振動子３、第一の電子部品４、第二の電子部品１１、および半導体素子８の間で発振回路が形成され、いわゆるデュアルクロックモジュールタイプの圧電装置が形成される。
【００５９】
なお、ＡＴカット型水晶振動子２は例えばＭＨz帯でメインクロック用の発振源として機能し、また音叉型水晶振動子３は例えばＫＨｚ帯でサブクロック用（例えば待機動作用等）として機能する。
【００６０】
本発明の圧電装置は、ＡＴカット型水晶振動子２と音叉型水晶振動子３とを搭載したデュアルクロックモジュールタイプとした場合に、同一の圧電装置内に半導体素子８とＡＴカット型水晶振動子２、音叉型水晶振動子３、第一の電子部品４、および第二の電子部品１１を配線導体６とともに高密度に配置することができ、配線経路を短くとれるため、待機時の消費電力が極めて小さく、例えば、携帯電話に用いれば、長期にわたって充電することなく使用することが可能な使い勝手に優れたものを提供することができる。そして、このような圧電装置が部品として使用される携帯電話等の電子機器の小型化、低消費電力化等を効果的に行なわせることができる。
【００６１】
また、上述したように、金属材料、またはセラミック板の全面にメタライズ層が形成された材料、または樹脂に金属粉を含有分散させて形成された材料で蓋体７を形成することにより、半導体素子８の作動時に流れる高周波電流による電磁波がＡＴカット型水晶振動子２、および音叉型水晶振動子３側へ漏れることが効果的に防止されるので、ＡＴカット型水晶振動子２、および音叉型水晶振動子３が収容される絶縁基体１の第一の凹部５内で相互干渉を引き起こして発振が不安定になることを防止することができる。
【００６２】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置において、圧電振動子２，３および第一の電子部品４の配置は、特に限定はないが、圧電振動子２，３のうちの一つが音叉型水晶振動子３である場合、振幅の大きい振動を発生させる音叉型水晶振動子３を最も外側の部分に配置して他の部品との干渉を抑制するのがよい。
【００６３】
また、本発明において、図１（ａ）に示すように、圧電振動子２，３が、細長いＡＴカット型水晶振動子２と細長い音叉型水晶振動子３とから成り、これらの長手方向が互いに平行になるようにして第一の凹部５に一緒に収容されることが好ましい。
【００６４】
このように、圧電振動子２，３が、細長いＡＴカット型水晶振動子２と細長い音叉型水晶振動子３とから成り、これらの長手方向が互いに平行になるようにして第一の凹部５に一緒に収容されていることから、圧電振動子２，３を同時に真空封止することができ、長期間にわたり圧電振動子２，３を安定して発振させることが可能となる。
【００６５】
また、凹部５に収容されるＡＴカット型水晶振動子２や音叉型水晶振動子３、電子部品４の配置する面積に余裕がある場合、図２（ａ），（ｂ）の圧電振動子２，３の平面配置図に示すように、各部品間の振動による相互干渉をより有効に防止するために、音叉型水晶振動子３とＡＴカット型水晶振動子２とを、最も振動の大きい部位である自由端（導電性接合材で固定されない端部）が互いに離間するようにして配置する方が望ましい。
【００６６】
このような構造とすることにより、自由端が上下方向に振動するＡＴカット型水晶振動子２の最も振動の大きい部位と、左右方向に振動する音叉型水晶振動子３の最も振動の大きい部位との間の間隔を広くすることができることから、共振作用により発振周波数の変化（発振ノイズ）が生じることを有効に防止することができ、より一層発振周波数の精度に優れた圧電装置を提供することができる。
【００６７】
また、本発明において、圧電振動子２，３を収容するための第一の凹部５の空間に余裕がある場合、図２（ｃ）に示すように、圧電振動子２，３は、長方形状等の細長いＡＴカット型水晶振動子２と長方形状等の細長い音叉型水晶振動子３とから成り、これらの長手方向が互いに直交するようにして第一の凹部５に一緒に収容されることが好ましい。
【００６８】
このように、圧電振動子が細長いＡＴカット型水晶振動子２と細長い音叉型水晶振動子３とから成り、これらの長手方向が互いに直交するようにして第一の凹部５に一緒に収容されていることから、自由端が上下方向に振動するＡＴカット型水晶振動子２の最も振動の大きい部位と、左右方向に振動する音叉型水晶振動子３の最も振動の大きい部位との間の間隔を広くするとともに、これらの圧電振動子２，３の振動の方向をずらすことにより、共振作用により発振周波数の変化（発振ノイズ）が生じることを有効に防止することができ、より一層発振周波数の精度に優れた圧電装置を提供することができる。
【００６９】
また、圧電振動子２，３を収容する第一の凹部５の底面に段差を設け、圧電振動子２，３をそれぞれ高さが異なるように搭載することが好ましい。これにより、圧電振動子２，３の振動面の高さをそれぞれ異なるものとすることができ、互いの干渉をより有効に抑制して圧電振動子２，３の発振周波数特性をより一層優れたものとすることができる。第一の凹部５の底面の段差は、例えば、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートのうち第一の凹部５の底面となる部位に、絶縁基体１を形成するのと同様のセラミックグリーンシートを所定寸法に切断したものを積層すること等により形成することができる。
【００７０】
また、圧電振動子２，３の間で振動周波数の違いにより振動波の共振が生じるのを効果的に防止するために、第一の凹部５の底面や蓋体７の下面に各圧電振動子２，３の間を仕切るように突起を形成してもよい。
【００７１】
さらにまた、一方の圧電振動子２，３の振動波が凹部５の内面や蓋体７で反射して他方の圧電振動子２，３に影響するのを有効に防止するために、第一の凹部５の内面や蓋体７の上面に凹凸を形成したり、第一の凹部５の内面や蓋体７の下面に低弾性率材料や多孔質体を被着したりして、振動波の共振が生じるのを抑制してもよい。このような低弾性率材料としては、ゴム成分を含む樹脂材料等が挙げられ、また、多孔質体としては、多孔質セラミックスやゾルゲルガラス等の多孔質ガラス、シリカゲル等の多孔質粉末を含む樹脂材料等が挙げられる。
【００７２】
また、同様に振動波の共振を抑制するために蓋体７の内部に空洞を形成し、この空洞内に高分子ゲルやグリースなどのゲル状物質を充填して振動波を吸収するようにしてもよい。さらに、このゲル状物質に球状セラミックや球状樹脂などの粒子を分散させてもよい。これにより、振動波をより有効に吸収できる。
【００７３】
また、半導体素子８からの電磁波が圧電振動子２，３に影響を与えるのを防止するため、蓋体７の上面や枠部１０の内面に凹凸を形成したり、メタライズ層やめっき層、薄膜金属層、導電性樹脂層などの金属層を形成してシールドしてもよい。
【００７４】
さらに、圧電振動子２，３の振動波の反射防止、および半導体素子８からの電磁波が圧電振動子２，３に影響を与えるのを防止するため、蓋体７を金属粉末および多孔質粉末を含む樹脂で形成してもよく、これにより、蓋体７で振動波および電磁波を有効に吸収することができる。
【００７５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えても何ら差し支えない。例えば、図１では半導体素子８の電極と配線導体６との接続をボンディングワイヤにより行なう例を示しているが、半田バンプ等を介して行なうフリップチップ接続としても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】（ａ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の実施の形態の一例を示す、蓋体および半導体素子がない状態での平面図、（ｂ）は（ａ）の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置における圧電振動子の配置形態の各種例を示す拡大平面図である。
【図３】（ａ）は従来の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の平面図、（ｂ）は（ａ）の圧電振動子収納用パッケージおよび圧電装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・圧電振動子（ＡＴカット型水晶振動子）
３・・・・・圧電振動子（音叉型水晶振動子）
４・・・・・第一の電子部品
５・・・・・第一の凹部
６・・・・・配線導体
７・・・・・蓋体
８・・・・・半導体素子
１０・・・・枠部
１１・・・・第二の電子部品
１２・・・・第二の凹部
【図１】
2006041927.tif 000003
【図２】
2006041927.tif 000004
【図３】
2006041927.tif 000005