(57)【要約】【課題】組み立て後であっても、圧電振動素子の検査を容易に行うことができることにより生産性や作業性を向上させることができ、且つ薄型化に対応可能な圧電発振器を提供することを課題とする。【解決手段】一方の主面に第１の凹部空間が形成され、他方の主面には第２の凹部空間が形成されている容器体と、第１の凹部空間内に搭載される圧電振動素子と、第２の凹部空間内に搭載される集積回路素子と、第１の凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、第１の凹部空間により形成される圧電振動素子搭載面の隣に、第２の凹部空間が形成され、第２の凹部空間により形成される集積回路素子搭載面の隣に、第１の凹部空間が形成されていることを特徴とするものである。【選択図】図１
2008219096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に第１の凹部空間が形成され、他方の主面には第２の凹部空間が形成されている容器体と、
前記第１の凹部空間内に搭載される圧電振動素子と、
前記第２の凹部空間内に搭載される集積回路素子と、
前記第１の凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、
前記第１の凹部空間により形成される圧電振動素子搭載面の隣に、第２の凹部空間が形成され、
前記第２の凹部空間により形成される集積回路素子搭載面の隣に、第１の凹部空間が形成されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記容器体の他方の主面に形成された第２の凹部空間内の集積回路素子搭載面と反対の主面にモニタ用電極端子が形成されていることを特徴とする圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の圧電発振器を示す分解斜視図である。図４に示すように従来の圧電発振器２００は、凹部空間２０５を有する容器体２０１と圧電振動素子２０２と集積回路素子２０３と蓋体２０４とから主に構成されている。
容器体２０１は、セラミック材料等から成る概略直方体からなり、一方の主面に開口する凹部空間２０５が形成され、前記凹部空間内には前記凹部空間内底面より高い位置に搭載部２０６が形成されている。
圧電振動素子２０２は、前記搭載部２０６に形成された圧電振動素子搭載パッド上に搭載されている。
集積回路素子２０３は、前記容器体２０１の凹部空間内底面に形成された集積回路素子搭載パッド上に搭載されている。
蓋体２０４は、前記容器体２０１の凹部空間上に載置し、前記容器体２０１の側壁頂部と固着することにより、凹部空間内を気密封止される。
このような圧電発振器２００において、前記容器体２０１の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子である電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子が形成されている構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―２１４７９９公報（第５−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の圧電発振器２００の構造では、容器体２０１の凹部空間２０５内に圧電振動素子２０２と集積回路素子２０３を収容するために、圧電振動素子２０１を搭載するための搭載部２０６を形成し、圧電振動素子２０１と集積回路素子２０３が接触しない間隔が必要なため、薄型化するという点で限界がある。また、圧電発振器の容器体の側壁外側面に、圧電振動素子２０２の測定が可能な大きさのモニタ用電極端子を設ける必要があるため、このモニタ用電極端子が圧電発振器２００の薄型化の妨げとなる課題があった。
【０００５】
また、圧電発振器２００の組み立てが完了した後、圧電振動素子２０２のＣＩ（クリスタルインピーダンス）をインピーダンスアナライザ等の電気特性測定器で測定することにより、圧電発振器としての電気的特性検査を行い、圧電発振器２００として良否を判定している。そのため、容器体２０１の側面にモニタ用電極端子が被着形成されていたが、圧電発振器２００の薄型化に伴い、容器体２０１の側面に形成されているモニタ用電極端子の表面積を縮小する必要があった。しかしながら、表面積が縮小されたことにより、電気特性測定器の測定用コンタクトピンをモニタ用電極端子に接触させることが困難になってきた。接触不良によって検査の作業性や効率が著しく低下してしまうといった課題があった。
【０００６】
本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、組み立て後であっても、圧電振動素子の検査を容易にして生産性や作業性を向上させることができ、且つ薄型化に対応可能な圧電発振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電発振器は、一方の主面に第１の凹部空間が形成され、他方の主面には第２の凹部空間が形成されている容器体と、第１の凹部空間内に搭載される圧電振動素子と、第２の凹部空間内に搭載される集積回路素子と、第１の凹部空間を気密封止する蓋体とを備える圧電発振器であって、第１の凹部空間により形成される圧電振動素子搭載面の隣に、第２の凹部空間が形成され、第２の凹部空間により形成される集積回路素子搭載面の隣に、第１の凹部空間が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、容器体の他方の主面に形成された第２の凹部空間内の集積回路素子搭載面と反対の主面にモニタ用電極端子が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電発振器によれば、備える圧電発振器であって、第１の凹部空間により形成される圧電振動素子搭載面の隣に、第２の凹部空間が形成され、第２の凹部空間により形成される集積回路素子搭載面の隣に、第１の凹部空間が形成されていることによって、従来の圧電発振器のように搭載部を形成する必要がなく、圧電振動素子と集積回路素子を別々に配置することができるので、薄型化することが可能となる。
【００１０】
また、容器体の他方の主面に形成された第２の凹部空間内の集積回路素子搭載面と反対の主面にモニタ用電極端子が形成されていることによって、圧電振動素子の電気的特性の測定に際し、電気特性測定器のコンタクトピンとの接触を確実に行える大きさのモニタ用電極端子を形成することが可能となり、検査の作業性及び検査効率、生産性を向上させることが可能となる。
また、容器体の側壁外側面にモニタ用電極端子を形成する必要がないので、容器体の側壁外側面にモニタ用電極端子を形成するスペースの必要が無く圧電発振器をより薄型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す概略断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る圧電発振器の一例を示す他方の主面からみた外観斜視図である。
また、説明を明りょうにするため説明に不必要な構造体の一部は図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１２】
図１〜図３に示すように、圧電発振器１００は、矩形状の容器体１０の一方の主面に形成されている第１の凹部空間１１に圧電振動素子２０が収容され、蓋体３０により封止されており、この容器体１０の他方の主面に形成されている第２の凹部空間１２には、集積回路素子４０が接続された構造となっている。
【００１３】
圧電振動素子２０は、水晶素板に励振用電極２１を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２１を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２１は、前記水晶素板の表裏両主面に被着・形成したものである。
このような圧電振動素子２０は、励振用電極２１と第１の凹部空間１１内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド１５とを、導電性接着剤６０を介して電気的且つ機械的に接続することによって第１の凹部空間１１に搭載される。
【００１４】
導電性接着剤６０は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。
【００１５】
また、集積回路素子４０は、回路形成面に圧電振動素子２０からの発振出力を生成する発振回路等が設けられており、該発振回路で生成された出力信号は外部接続用電極端子１３を介して圧電発振器外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
また集積回路素子４０は、容器体１０の第２の凹部空間１２内に形成された集積回路素子搭載パッド１５に搭載されている。
【００１６】
前記容器体１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミックス等のセラミック材料から成り、一方の主面には第１の凹部空間１１が形成されている。第１の凹部空間１１を囲繞する側壁の頂面であって、凹部空間１１の周囲に封止用導体パターン１３が形成されている。
第１の凹部空間１１は、圧電振動素子２０を収容するためのものであり、圧電振動素子搭載面１８には、圧電振動素子２０の表裏両主面に形成された励振用電極２１と各個電気的に接続される圧電振動素子搭載パッド１４が被着形成されている。
また、容器体１０の他方の主面に形成された第２の凹部空間１２内の集積回路素子搭載面１９と反対の主面に圧電振動素子２０のＣＩ（クリスタルインピーダンス）や共振周波数等の電気的特性を測定するためのモニタ用電極端子１６が設けられている。
【００１７】
前記容器体１０の他方の主面には第２の凹部空間１２が形成されている。
第２の凹部空間１２内の集積回路素子搭載面１９には、集積回路素子４０内に搭載した電子回路網との電気的接続を取ると共に集積回路素子４０を機械的に接合するための集積回路素子搭載パッド１５が被着形成されている。また、容器体１０の他方の主面には、電源電圧端子、発振出力端子及びグランド端子を含む複数個の外部接続用電極端子１７が設けられている。
【００１８】
前記容器体１０の一方の主面に第１の凹部空間１１、他方の主面に第２の凹部空間１２が形成されており、第１の凹部空間１１と第２の凹部空間１２は、一直線上に並んでいる。言い換えれば、第１の凹部空間１１は、前記容器体１０の一方の主面に形成され、３ヶ所の幅の狭い縁を１ヶ所の幅の広い縁とが設けられている。
また、第２の凹部空間１２は、第１の凹部空間１１とは反対方向で他方の主面に形成され、３ヶ所の幅の狭い縁を１ヶ所の幅の広い縁とが設けられている。
したがって、第１の凹部空間１１と第２の凹部空間１２は、並んで形成されることになる。
【００１９】
容器体１０の側壁部の第１の凹部空間１１の頂面に形成された封止用導体パターン１３は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、第１の凹部空間１１を環状に囲繞する形態で被着させることによって、１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されている。また、その封止用導体パターン１３の内周側縁部は第１の凹部空間１１の内壁面に、外周側縁部は容器体１０の外側面にそれぞれ露出されている。この封止用導体パターン１３は、後述する蓋体３０を、蓋体３０に形成された封止部材３１の濡れ性を良好とし、圧電振動素子搭載空間の気密信頼性及び生産性を向上させることができる。
【００２０】
圧電振動素子搭載パッド１４は、容器体１０の圧電振動素子搭載面１８に形成されており、容器体１０に設けられた外部接続用電極端子１７の一部と容器体１０に構成されている各層表面の配線パターンや各層を貫通するビア導体を介して電気的に接続されている。また圧電振動素子搭載パッド１４は、その上面側で、後述する圧電振動素子２０の励振用電極２１に導電性接着剤６０を介して電気的且つ機械的に接続されている
【００２１】
集積回路素子搭載パッド１５は、容器体１０の集積回路素子搭載面１９に形成されている。また、集積回路素子搭載パッド１５は、集積回路素子４０に設けた接続パッドと半田や導電性接着剤等の導電性接合材５０を介して個々に接合させることによって集積回路素子４０が容器体１０に取着され、これによって集積回路素子４０内の電子回路が圧電振動素子２０や外部接続用電極端子１７に電気的に接続される。
【００２２】
外部接続用電極端子１７は、電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子等により構成されており、これらの外部接続用電極端子１７は、圧電発振器をマザーボード等の外部電気回路に搭載する際、半田付け等によって外部電気回路の回路配線と電気的に接続されることとなる。
外部接続用電極端子１７のうち、グランド端子と発振出力端子を近接させて配置するようにすれば、発振出力端子より出力される発振信号に雑音が重畳するのを有効に防止することができる。従って、グランド端子と発振出力端子は近接させて配置することが好ましい。
【００２３】
このように本発明の実施形態に係る圧電発振器１００を構成したことにより、前記容器体１０の他方の主面に形成された第２の凹部空間１２内の集積回路素子搭載面１９と反対の主面にモニタ用電極端子１６が形成されている。つまり、容器体の一方の主面の１ヶ所の幅の広い縁に形成されている。
圧電振動素子２０の電気的特性の測定に際し、電気特性測定器のコンタクトピンとの接触を確実に行える大きさのモニタ用電極端子１６を形成することが可能となり、検査の作業性及び検査効率、生産性を向上させることが可能となる。
また、容器体１０を構成する複数の絶縁層のうち、従来容器体１０の側壁外側面にモニタ用電極端子１６を形成していた絶縁層を省いた形態で形成できるので、容器体１０の薄型化が可能となる。
【００２４】
また、容器体１０に配置される蓋体３０は、従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に整形することによって製作される。蓋体３０の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面に少なくとも封止用導体パターン１１に相対する箇所に封止部材３１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。また、このような封止部材３１は、封止用導体パターン１３表面の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。このような蓋体３０を水晶振動素子２０が内部に搭載された第１の凹部空間１１を囲繞する側壁部頂部に形成した封止用導体パターン１３上に、第１の凹部空間１１を覆う形態で配置され、封止部材３１と封止用導体パターン１３とを溶融接合することにより、第１の凹部空間１２内を気密封止している。
【００２５】
また、圧電振動素子２０の電気的特性の測定に使用される電気特性試験器としては、圧電振動素子２０の共振周波数、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）、インダクタンス、容量等の等価パラメータを測定することができるネットワークアナライザ等が用いられ、そのコンタクトピンは、銅、銀等の合金の表面に金メッキを施した高導電性のピンと、接触時の衝撃を抑制するばね性をもったソケットとで構成され、これをモニタ用電極端子１６に接触させることで測定が行われる。
また、コンタクトピンは、導電性ゴムのようなもので形成されており、２０〜３０μｍ程度の太さの金属細線が一定の間隔でゴムの厚さ方向に埋め込まれたもので、ゴムの上面と下面との間は金属細線を介して電気的に接続されるが、隣接する金属細線間には絶縁性のゴムが介在しているため電気的に絶縁されており、ゴムの上下への伝導はするが、横方向には絶縁を維持する異方導電性シートなどを用いても良い。
【００２６】
尚、本発明は前記の実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。
前記した本実施例では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた水晶振動素子を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
【００２７】
前記した本実施例では、容器体１０の他方の主面に外部接続用電極端子のみを形成した構成を説明したが、温度補償型圧電発振器の場合には、集積回路素子４０に温度補償データを書き込むためのデータ書き込み用端子を形成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明における圧電発振器の一例である水晶発振器の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明における圧電発振器の一例である水晶発振器の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明における圧電発振器の一例である水晶発振器を他方の主面から見た外観斜視図である。
【図４】従来の圧電発振器の一例である水晶発振器を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・・容器体
１１・・・第１の凹部空間
１２・・・第２の凹部空間
１３・・・封止用導体パターン
１４・・・圧電振動素子搭載パッド
１５・・・集積回路素子搭載パッド
１６・・・モニタ用電極端子
１７・・・外部接続用電極端子
１８・・・圧電振動素子搭載面
１９・・・集積回路素子搭載面
２０・・・圧電振動素子
２１・・・励振用電極
３０・・・蓋体
３１・・・封止部材
４０・・・集積回路素子
５０・・・導電性接合材
６０・・・導電性接着剤
１００・・・圧電発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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