(57)【要約】【課題】圧電発振器の小型化が進むと、容器体に設けられた各集積回路素子搭載パッドの主面面積が著しく縮小することになり、集積回路素子の接合力が低下して、落下等の外部衝撃より集積回路素子が集積回路素子搭載パッドから外れてしまい、圧電発振器として不良となるといった課題があった。【解決手段】容器体の凹部空間底面には段差が設けられており、上段側主面には、集積回路素子を搭載するための集積回路素子搭載パッドが形成され、下段側主面には、圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドが形成されるとともに、上段側主面に配置された集積回路素子と蓋体とが接触している圧電発振器。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の容器体の凹部空間内底面に圧電振動素子搭載パッド及び集積回路素子搭載パッドが形成され、圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子が、集積回路素子搭載パッドには集積回路素子が搭載されており、該容器体の側壁頂部には該容器体の開口部を覆う矩形状の蓋体が配置されており、該蓋体と該側壁頂部に設けた封止用導体パターンとを固着し、該容器体内の圧電振動素子並びに集積回路素子を気密封止した形態の圧電発振器において、該容器体の該凹部空間底面には段差が設けられており、該段差の上段側主面には、集積回路素子を搭載するための該集積回路素子搭載パッドが形成され、該段差部の下段側主面には、圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドが形成されるとともに、該上段側主面に配置された集積回路素子と蓋体が接触していることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記蓋体と集積回路素子の間に樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【請求項３】
蓋体の容器体側主面には容器体に向かって突起した凸部が設けられ、該凸部と集積回路素子が接触していることを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる電子部品の１つである圧電デバイスのうち、容器体内に少なくとも圧電振動素子とその圧電振動素子に電気的に接続した電子回路網が内蔵されている集積回路素子を搭載した圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯用通信機器等の電子機器には、電気機器或いは電子機器に搭載する電子部品の動作基準信号やクロック信号等の発生源として、電子部品の一つである圧電発振器が使用されている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器を説明する。即ち、セラミック材料等から成る概略直方体の容器体には、この容器体の一方の主面に開口部を有する凹部空間が形成されている。その凹部空間内には、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム又は圧電セラミックスを素材とする矩形平板状の圧電振動素子を、その一短辺端側でのみ保持する形態で搭載しており、又この圧電振動素子と電気的に接続した発振回路を内蔵した集積回路素子も凹部空間内に一緒に搭載している。更に、容器体の凹部空間開口部上に金属製の蓋体を載置し、容器体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した形態の圧電発振器が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
上述したような形態の圧電発振器については以下のような先行技術文献が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１５４４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１９２４４号公報
【特許文献３】特開２００２−２８０８３５号公報
【特許文献４】特開２００５−３４８１２０号公報
【０００５】
尚、出願人は、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに到らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、携帯用通信機器等に搭載される電子部品には小型化の要望が強く、電子部品の一つである圧電発振器についても小型化が進んでいる。上述したような従来の圧電発振器では、小型化が進んだ場合、圧電発振器内に形成した凹部空間内に設けられた集積回路素子搭載パッドの主面面積が縮小することになり、集積回路素子との間の接合力が低下してしまい、落下等外部から衝撃が圧電発振器に加わった場合に、集積回路素子が集積回路素子搭載パッドから外れてしまい、圧電振動素子の励振や集積回路素子からの出力信号が出力できなくなり、圧電発振器として不良となる場合があるといった課題があった。
【０００７】
また、圧電振動素子を搭載する際に、圧電振動素子を搭載するために用いている導電性接着剤自体或いは導電性接着剤からの有機物が凹部空間内表面に流出して、集積回路素子の接続面に被着することによって、集積回路素子と素子搭載パッド間の機械的接続を妨害してしまい、接続強度が低下してしまうといった課題もあった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、圧電発振器の小型化が進んだ場合においても、圧電発振器内部に搭載される集積回路素子の接続及びその強度を維持し、圧電発振器からの出力信号を安定して出力することができる圧電発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するために成されたものであり、矩形状の容器体の凹部空間内底面に圧電振動素子搭載パッド及び集積回路素子搭載パッドが形成され、圧電振動素子搭載パッドに圧電振動素子が、集積回路素子搭載パッドには集積回路素子が搭載されており、容器体の側壁頂部にはこの容器体の開口部を覆う矩形状の蓋体が配置されており、この蓋体と側壁頂部に設けた封止用導体パターンとを固着し、容器体内の圧電振動素子並びに集積回路素子を気密封止した形態の圧電発振器において、
上記容器体の凹部空間底面には段差が設けられており、この段差の上段側主面には、集積回路素子を搭載するための集積回路素子搭載パッドが形成され、段差部の下段側主面には、圧電振動素子を搭載するための圧電振動素子搭載パッドが形成されるとともに、上段側主面に配置された集積回路素子と蓋体が接触していることを特徴とする圧電発振器である。
【００１０】
また、蓋体と集積回路素子の間に樹脂層が形成されていることを特徴とする前段落記載の圧電発振器でもある。
【００１１】
更に、蓋体の容器体側主面には容器体に向かって突起した凸部が設けられ、該凸部と集積回路素子が接触していることを特徴とする段落（０００９）記載の圧電発振器でもある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電発振器によれば、圧電振動素子を搭載する際に、導電性接着剤自体或いは導電性接着剤から生じた有機物が容器体の凹部空間内表面に流出したとしても、凹部空間底面に段差を設け、この段差の上段側主面に集積回路素子が搭載され、段差部の下段側主面には、圧電振動素子が搭載されているので、上段側主面に配置されている集積回路素子の接続面には導電性接着剤自体或いは導電性接着剤から生じた有機物が被着することがないので、集積回路素子と素子搭載パッド間の機械的接続を妨害することがなく、接続強度を維持することが可能となる。また、段差の上段側主面に搭載された集積回路素子の上主面と接触した形態で蓋体を、凹部空間を覆う形態で容器体側壁頂部に配置固着していることにより、蓋体で外部からの衝撃により集積回路素子が動くことを押さえること作用を成し、落下等の外部衝撃によって集積回路素子が集積回路素子搭載パッドから外れてしまう虞は格段に低くなる。よって、集積回路素子から確実に出力信号を出力することが可能となる。又、集積回路素子と蓋体とが接触した形態であるため、集積回路素子からの発熱を蓋体へ伝熱し、蓋体から外部へ発散することができるので、熱による発振周波数の変動等の不具合の発生を防止することができる。
【００１３】
又、本発明の圧電発振器よれば、蓋体と集積回路素子の間に樹脂層が形成されていることにより、変形が容易な樹脂層の作用により、例え蓋体と集積回路素子間に隙間が生じても、樹脂層によりその隙間を充填でき、樹脂層を介して集積回路素子と蓋体とを固着することができるので、更に落下による集積回路素子が集積回路素子搭載パッドから外れてしまうことはなくなる。
【００１４】
更に、本発明の圧電発振器によれば、蓋体に凸部が設けられ、この蓋体に設けられた凸部と集積回路素子表面が接触していることによって、凸部により集積回路素子を固定することが可能となり、落下等の外部衝撃による不具合の発生を防止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】
【００１５】
以下、本発明における圧電発振器の実施形態に関する詳細な説明を、各図を参照して行う。
図１は本発明における圧電発振器の一実施形態を示した分解斜視図である。図２は、図１に記載の圧電発振器を組み立てた後、仮想切断線Ａ−Ａ′の位置で切断した場合の圧電発振器を示した概略断面図である。尚、各図では、同じ符号は同じ部品を示し、又説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。更に図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１６】
これらの図において、圧電発振器は、内部に搭載する圧電振動素子２０の素材として圧電材の１つである水晶を用いたものを示しており、主面形状が矩形の容器体１０に、容器体１０の一方の主面に開口部を有する形態で形成された凹部空間１１内に、その圧電振動素子２０と、圧電振動素子２０と電気的に接続した発振回路および周波数調整用回路等の電子回路網を内蔵した集積回路素子３０を搭載し、蓋体５０によって圧電振動素子２０及び集積回路素子３０が搭載された凹部空間を気密封止した構造である。
【００１７】
容器体１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層することよって形成されており、容器体１０の上主面には、中央域に矩形状の開口部を有する凹部空間１１が形成されている。又、凹部空間１１を囲繞する容器体１０の側壁部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１２が形成されている。更に、容器体１０の実装側主面（下主面）には、電源電圧端子、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１３が設けられている。
【００１８】
この容器体１０は、その上主面側に開口する凹部空間１１の内部に、圧電材の１つである水晶を素材とする圧電振動素子２０並びに集積回路素子３０を搭載するためのものである。又、容器体１０の凹部空間１１内底面には、段差が設けられており、その上段側主面上には、集積回路素子を搭載する為の複数個の集積回路素子搭載パッド１４が、下段側主面上には、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一対の圧電振動素子搭載パッド１５が被着形成されている。
【００１９】
この集積回路素子搭載パッド１４には、集積回路素子３０に形成されている容器体接続用電極端子が電気的且つ機械的に接続され、容器体１０内部に形成されている配線導体やビアホール導体等を介して外部接続用電極端子１３のうちの電源電圧端子ならびに出力端子に電気的に接続される。又、圧電振動素子搭載パッド１５は、圧電振動素子２０に形成されている励振用電極２１と、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続され、更に、容器体１０の内部の配線導体やビアホール導体等及び上段側主面上の集積回路素子接続用電極パッド１４を介して、集積回路素子３０に電気的に接続される。
【００２０】
また、容器体１０の側壁部の凹部空間１１開口部側頂面に形成された封止用導体パターン１２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、容器体１０の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おり、その封止用導体パターン１２は、後述する蓋体５０を、蓋体５０に形成された封止部材５１を介して、容器体１０の上面に接合させるためのものであり、かかる封止用導体パターン１２を上述したように、Ｗ若しくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成となしておくことにより、封止用導体パターン１２に対する封止部材５１の濡れ性を良好とし、圧電発振器の気密信頼性及び生産性を向上させる。
【００２１】
また、容器体１０の内部には、一方の終端を容器体１０の封止用導体パターン１２に他方の終端を容器体１０の外部接続用電極端子１３に接続させたビア導体（図示せず）が埋設させており、容器体１０の側壁部の開口側頂面に被着させた封止用導体パターン１２上に、封止部材５１を介して蓋体５０を接合することによって、蓋体５０がビア導体を介して容器体１０の下面に形成されている外部接続用電極端子１３のうちグランド端子と電気的に接続される。このように、金属素材からなる蓋体５０を外部接続用電極端子１３のグランド端子と電気的に接続させておくことにより、圧電発振器の使用の際には、蓋体５０がグランド電位となるため、蓋体５０の電磁シールド作用によって、圧電振動素子２０並びに集積回路素子３０を外部からの不要な電気的作用により良好に保護することができる。このようなグランド端子を含む容器体１０の実装側主面の外部接続用電極端子１３は、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基盤上に搭載する際に、外部配線基盤の配線と半田や金属バンプ等の導電性を有する接合材を介して電気的に接続するための電極端子として機能する。
【００２２】
尚、上述した容器体１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に封止用導体パターン１２、外部接続用電極端子１３、集積回路素子搭載パッド１４、圧電振動素子搭載パッド１５等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
【００２３】
一方、容器体１０の凹部空間１１内に収容される圧電振動素子２０は、例えば、圧電振動素子２０を構成する圧電材料の素材に水晶を用いた場合、その水晶素板は、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した、概略平板状で平面形状が四角形であり、その水晶素板の表裏両主面に一対の励振用電極２１を被着・形成してなり、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。このような圧電振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２１と凹部空間１１内底面の対応する圧電振動素子搭載パッド１５とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１内底面に搭載される。
【００２４】
又、集積回路素子３０の回路形成面には、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。
【００２５】
導電性接着剤４０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。
【００２６】
また蓋体５０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成形することによって製作され、前記蓋体５０の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面の封止用導体パターン１２に対応する箇所に封止部材５１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５１は、封止用導体パターン１２の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。また、封止部材５１が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。
【００２７】
容器体１０の凹部空間１１開口部を覆う形態で、容器体１０の側壁部頂面に配置された蓋体５０は、容器体１０の凹部空間１１内の段差上段側主面に配置された集積回路素子３０の上主面と接触している。このことにより、蓋体５０により集積回路素子３０の不要な動きを抑止することができ、落下等による外部衝撃が加わったとしても、集積回路素子３０が容器体１０の凹部空間１１内上段主面に設けられた集積回路素子搭載パッド１４から外れてしまうことはなくなる。よって、集積回路素子から確実に出力信号を出力することが可能となる。又、集積回路素子３０の上主面と蓋体５０の表面とが接触した形態であることから、集積回路素子３０が動作することによって生ずる熱を蓋体５０へ伝熱し、蓋体５０から圧電発振器外の空気中に発散することができるので、熱が凹部空間１１内にこもることがなく、熱による発振周波数の変動等の不具合の発生を防止することができる。
【００２８】
尚、本発明は上述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。例えば、本発明の他の実施形態として、図３には、蓋体５０と集積回路素子３０の間に樹脂層６０が形成した形態の圧電発振器を示した。この樹脂層５０を形成している樹脂材は、熱伝導性を有し、且つ軟性で不定形に変形が可能なものあり、蓋体５０を容器体１０の所定の位置に配置する前に、集積回路素子３０の上主面に塗布されている。このことにより、製造時の誤差により蓋体５０と集積回路素子３０との間に隙間が生じてしまっても、樹脂層６０の作用により蓋体５０と集積回路素子３０を連接固着するので、更に落下等の外部衝撃により集積回路素子３０が容器体１０の集積回路素子搭載パッド１４から外れてしまうことを防止することが可能となる。
【００２９】
更に本発明の他の実施形態として、図４に示すように、蓋体５０に従来周知の板金加工により、蓋体５０の容器体側主面の集積回路素子上主面と対向する領域に、容器体側に突起した凸部５２が少なくとも１つ設けられ、この凸部５２先端と集積回路素子３０の上主面が接触している。このことにより、蓋体５０に設けられた凸部５２により集積回路素子３０の不要な動きを抑止するので、落下等の外部衝撃に対しても、それに起因する不具合の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明における圧電発振器の一形態を例に示した分解外観斜視図である。
【図２】図２は、図１記載の圧電発振器を組み立てた後、図１記載の仮想切断線Ａ−Ａ′の位置で切断した場合を示した概略断面図である。
【図３】図３は、本発明における他の実施形態の圧電発振器を、図１記載の仮想切断線Ａ−Ａ′と同位置で切断した場合を示した概略断面図である。
【図４】図４は、本発明における他の実施形態の圧電発振器を、図１記載の仮想切断線Ａ−Ａ′と同位置で切断した場合を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・容器体
１１・・・凹部空間
１２・・・封止用導体パターン
１３・・・外部接続用電極端子
１４・・・集積回路素子搭載パッド
１５・・・圧電振動素子搭載パッド
２０・・・水晶振動素子（圧電振動素子）
２１・・・励振用電極
３０・・・集積回路素子
４０・・・導電性接着剤
５０・・・蓋体
５１・・・封止部材
５２・・・凸部
６０・・・樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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