(57)【要約】【課題】圧電発振器に実装する電子部品の実装する空間を大きく確保しても、圧電発振器と回路基板とを接合する外部端子の大きさを確保して、十分な実装強度を得る圧電発振器を提供する。【解決手段】絶縁基板１２を挟んで圧電振動片１４と電子部品１６とを実装し、前記絶縁基板１２の両面にそれぞれ箱型の蓋体１８を接合し、前記絶縁基板１２下側に接合した下側蓋体１８ｂの外底面に外部端子３２を設けた構成とした。そして前記下部蓋体１８ｂは、蓋体壁面の一面ないし四面のいずれかを開口する構成とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とを実装し、
前記絶縁基板の両面にそれぞれ箱型の蓋体を接合し、
前記絶縁基板下側に接合して前記電子部品を覆った下側蓋体の外底面に外部端子を設けたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記下側蓋体の側面の一面以上を開口したことを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
前記下側蓋体と前記絶縁基板との接合部を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項２に記載の圧電発振器。
【請求項４】
前記電子部品と前記絶縁基板との間を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項２または３に記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記電子部品と前記下側蓋体との間を樹脂モールドしたことを特徴とする請求項４に記載の圧電発振器。
【請求項６】
前記下側蓋体内部の底面にグランドパターンを形成したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電発振器。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電発振器において、前記電子部品の両面に電極端子を設けて前記絶縁基板および前記下側蓋体に接合し、前記電子部品を介して前記圧電振動片と前記外部電極とを導通したことを特徴とする圧電発振器。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の圧電発振器において、前記下側蓋体の内側底面に電子部品を実装したことを特徴とする圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電発振器に係り、特に複数の電子部品を実装しつつ、確実に回路基板へ実装するのに好適な圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電発振器は一定の周波数を得るためなどに電気回路等に広く利用されている。図１０に従来用いられている圧電発振器の説明図を示す。同図（ａ）は断面図を示し、同図（ｂ）は底面図を示す。この圧電発振器２００のパッケージベース２１０は、平面絶縁基板２１２の両面に枠型絶縁基板２１４ａ，２１４ｂを積層することにより、前記平面絶縁基板２１２の上側に上部凹陥部２１６、および下側に下部凹陥部２１８が形成されている。この下部凹陥部２１８を囲繞する枠型絶縁基板２１４ａの底面に外部端子２２０が形成され、この外部端子２２０は平面絶縁基板２１２の上面に形成された圧電振動片側マウント電極（図示しない）、および下面に形成された電子部品２２２のマウント電極（図示しない）と導通可能としている。このようなパッケージベース２１０の上部凹陥部２１６に圧電振動片２２４が導電性接着剤を介して前記圧電振動片側マウント電極に実装され、下部凹陥部２１８に電子部品２２２がフリップチップボンディング等により前記マウント電極に実装され、圧電発振器２００を構成している。なお、上部凹陥部２１６を気密封止する蓋体は図示していない。
【０００３】
また、上述した圧電発振器２００の構成に加えて、下部凹陥部２１８の前側方に開口部を形成した技術がある。この開口部を設けることにより、圧電発振器を回路基板に実装した場合でも、下部凹陥部と外気とが連通するので、パッケージ実装時の熱やガスの抜け口となり、熱やガスが下部凹陥部にこもることを防止したものである。（特許文献１）
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４５７６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、電子機器が小型化・薄型化されているために、圧電発振器も電子機器に対応して小型化・薄型化が図られている。このため、上述した構成の圧電発振器を薄型化・小型化すると、下部凹陥部を囲繞する枠型絶縁基板の幅が狭くなり、底面に形成される外部端子も小型化される。しかしながら、外部端子が小型化されると、圧電発振器を回路基板に実装したときに実装強度が低くなり、この圧電発振器を実装した電子機器に落下衝撃等が加わると、回路基板から圧電発振器が剥がれる虞があった。
【０００６】
また、回路基板と圧電発振器との実装強度を確保するために、外部端子の小型化を制限すると枠型絶縁基板の幅が広くなり、下部凹陥部が狭くなる問題が生じる。すなわち、下部凹陥部が狭くなるとともに電子部品を実装する部分の面積も狭くなるが、下部凹陥部に実装される電子部品の小型化には限界があり、狭くなった下部凹陥部に必要な電子部品を実装できない問題が生じる。
【０００７】
このため、上述した圧電発振器の構造では、圧電発振器の薄型化および小型化と、圧電発振器を回路基板へ実装するときの実装強度を確保することの両立ができなかった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたのもので、圧電発振器を小型化および薄型化しても、圧電発振器に電子部品を実装する空間を大きくするとともに、回路基板への実装強度を確保した圧電発振器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電発振器は、絶縁基板を挟んで圧電振動片と電子部品とを実装し、前記絶縁基板の両面にそれぞれ箱型の蓋体を接合し、前記絶縁基板下側に接合して前記電子部品を覆った下側蓋体の外底面に外部端子を設けたことを特徴としている。これにより、外部端子の大きさは下部蓋体の枠部の厚さに依存しないので、圧電発振器を小型化および薄型化しても外部端子の大きさに制限が加わらず、回路基板への圧電発振器の実装強度を確保することができる。
【０００９】
また、前記下側蓋体の側面の一面以上を開口したことを特徴としている。これにより、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかが開口しているので、枠部の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くすることができ、より多くの電子部品を実装することができる。なお、側面が四面開口する場合は、蓋体下面となる平面基板と絶縁基板とが接合部材を介して接合している。
【００１０】
また、前記下側蓋体と前記絶縁基板との接合部を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。
また、前記電子部品と前記絶縁基板との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品の実装強度を高めることができる。
【００１１】
また、前記電子部品と前記下側蓋体との間を樹脂モールドしたことを特徴としている。これにより、電子部品と下部蓋体との接合強度が高まり、蓋体と絶縁基板との接合強度も高めることができる。
また、前記下側蓋体内部の底面にグランドパターンを形成したことを特徴としている。これにより、圧電発振器外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片の安定した発振周波数を得ることができる。
【００１２】
上述した圧電発振器において、前記電子部品の両面に電極端子を設けて前記絶縁基板および前記下側蓋体に接合し、前記電子部品を介して前記圧電振動片と前記外部電極とを導通したことを特徴としている。これにより、下部蓋体と平面絶縁基板とが電子部品を介して接合できるので、下部蓋体と平面絶縁基板との接合強度を高めることができる。また、電子部品と外部端子の配線長を短くでき、配線に対しての浮遊容量を低減できる。
また、上述した圧電発振器において、前記下側蓋体の内側底面に電子部品を実装したことを特徴としている。これにより、複数の電子部品を圧電発振器に実装することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る圧電発振器について説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものでない。
まず、第１の実施形態について説明する。図１に第１の実施形態に係る圧電発振器の断面図を示す。圧電発振器１０は、主に平面絶縁基板１２を挟んでＡＴカットの圧電振動片１４と電子部品１６とを実装し、平面絶縁基板１２の両側に箱型の蓋体１８を接合して圧電振動片１４と電子部品１６とをそれぞれ封止した構造である。
【００１４】
詳しくは、前記平面絶縁基板１２の上面に圧電振動片側マウント電極２０を形成し、下面に電子部品１６を実装する回路パターン２２を形成している。前記圧電振動片側マウント電極２０と回路パターン２２はスルーホール２４を介して導通している。そして、平面絶縁基板１２の上面に形成された圧電振動片側マウント電極２０には、圧電振動片１４が導電性接着剤２６により実装されている。また、平面絶縁基板１２の下面に形成された回路パターン２２には、半導体集積回路やコンデンサ等の電子部品１６がフリップチップボンディング等により実装されている。
【００１５】
また、蓋体１８は平面基板２８上に枠型基板３０を積層し、箱型の構造をなしている。そして、平面絶縁基板１２の下面に接合される下部蓋体１８ｂの外底面に外部端子３２が形成され、前記外部端子３２から平面基板２８を介して枠型基板３０の上側表面へスルーホール３４が形成されている。そして、外部端子３２と回路パターン２２はスルーホール３４を介して導通され、回路パターン２２に電子部品１６が実装されると外部端子３２と圧電振動片１４が導通される。
【００１６】
そして、導通性を有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により、蓋体１８を平面絶縁基板１２に接合して圧電発振器１０を構成している。なお、電子部品の両面に電極端子を設けて絶縁基板および下側蓋体に接合し、電子部品を介して圧電振動片と外部電極とを導通する形態では非導通性の接合材でもよい。
【００１７】
このような構成の圧電発振器１０の製造方法は次のようになる。まず、セラミック絶縁基板やポリイミド基板等からなる平面絶縁基板１２にスルーホール２４を形成する。このスルーホール２４上面に圧電振動片側マウント電極２０を形成する。この圧電振動片側マウント電極２０は、例えばメタライズした後にメッキを施して形成すればよい。また、圧電振動片側マウント電極２０を形成した反対側に、回路パターン２２を形成する。この回路パターン２２の配線の一部は平面絶縁基板１２に設けられたスルーホール２４と導通して形成されている。そして、回路パターン２２は、スパッタ等の成膜または上述した圧電振動片側マウント電極２０と同様にして形成すればよい。
【００１８】
そして、圧電振動片１４に形成された接続電極（図示しない）と、圧電振動片側マウント電極２０とを導電性接着剤２６により接合固着して、平面絶縁基板１２に実装する。この実装後の圧電振動片１４にレーザ等を照射し、圧電振動片１４の発振周波数の調整を行う。その後、圧電振動片１４を実装した側の平面絶縁基板１２上に箱型の蓋体１８ａを接合して、圧電振動片１４を封止する。この箱型の蓋体１８ａは金属キャップでもよい。この蓋体１８ａの接合を真空中で行うと、圧電振動片１４を真空封止することができる。また、真空中でなく、窒素雰囲気中で蓋体１８ａの接合を行うことにより、圧電振動片１４を窒素雰囲気で気密封止することができる。また、蓋体１８はセラミック絶縁基板等からなり、平面基板２８上に枠型基板３０を積層して焼成することにより形成している。
【００１９】
また、平面絶縁基板１２の電子部品１６側に接合される下部蓋体１８ｂの外底面に外部端子３２が形成されている。この外部端子３２は上述した圧電振動片側マウント電極２０と同様にして形成すればよい。また、平面基板２８と枠型基板３０にスルーホール３４が形成され、これらのスルーホール３４が平面基板２８と枠型基板３０を積層したときに導通するとともに、外部端子３２および回路パターン２２と接合する位置に設けられている。なお、上述したスルーホール２４，３４はビアホールでもよい。
【００２０】
そして、平面絶縁基板１２に形成された回路パターン２２に、電子部品１６をフリップチップボンディングまたはワイヤボンディングにより実装する。その後、下部蓋体１８ｂを導通性の有する接合材、例えば半田や導電性接着剤等により接合して、圧電発振器１０を形成する。
【００２１】
このような第１の実施形態によれば、平面絶縁基板１２を挟んで圧電振動片１４と電子部品１６を実装して、それぞれを箱型の蓋体１８で封止した。下部蓋体１８ｂの外底面には外部端子３２が設けられているので、圧電発振器１０を小型化および薄型化しても外部端子３２の大きさにあまり制限が加わらず、回路基板（図示せず）への圧電発振器１０の実装強度を確保することができる。
【００２２】
第１の実施形態では平面絶縁基板１２上に圧電振動片１４を実装する構成としたが、パッケージ内部に圧電振動片を実装した圧電振動子を平面絶縁基板１２上に実装することもできる。この場合、平面絶縁基板１２上に圧電振動子の外部端子に対応してマウント電極を設ければよい。また、圧電振動子の裏面を電子部品が搭載できるように端子を設け、平面絶縁基板１２を介さず、直接電子部品を搭載してもよい。
【００２３】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の圧電発振器は、第１の圧電発振器と、電子部品側の蓋体の構造が異なるのみである。このため、電子部品側の下部蓋体のみを説明し、第１の実施形態と構成が同じ箇所の説明を略する。
【００２４】
図２に第２の実施形態に係る下部蓋体の平面図を示す。第２の実施形態では、下部蓋体４０の側面の一部が開口した構成であり、図２（ａ）は側面４２の一面が開口してコ字型に形成されている。図２（ｂ）は二面が開口し、側面４４となる壁が互いに向い合う位置に形成されている。図２（ｃ）は二面が開口し、側面４６となる壁がＬ字型に形成されている。図２（ｄ）は三面が開口し、側面４８となる壁が一面のみに形成されている。図２（ｅ）は四面が開口して平面基板５０の四隅に接合部材５２が設けられている。そして、上述した側面および接合部材５２は、導電性を有する接合材により平面絶縁基板の電子部品側、すなわち下面と接合している。
これらの下部蓋体４０は側面がなくなることで、側面を構成する壁の厚さの分だけ電子部品を実装する空間が広くなり、より多くの電子部品を実装することが可能になる。
【００２５】
また、図３に樹脂モールドした状態の圧電発振器の断面図を示す。図３（ａ）は下部蓋体と平面絶縁基板の接合部、および電子部品と平面絶縁基板の間を樹脂モールドした状態を示し、同図（ｂ）は蓋体と平面絶縁基板の接合部、電子部品と平面絶縁基板および下部蓋体との間を樹脂モールドした状態を示す。上記の下部蓋体４０を平面絶縁基板５４に接合するときは、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４の接合強度が不足するので、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４の接合部に樹脂モールド５６を形成して接合強度を増すことができる。さらに、平面絶縁基板５４と電子部品５８、電子部品５８と下部蓋体４０の間に樹脂モールド６０を形成して、接合強度を増すこともできる。
【００２６】
下部蓋体４０の一側面を開口して側面４２をコ字型に形成した場合、および二面を開口して側面４４を互いに向い合う位置に形成した場合は、樹脂モールド５６を下部蓋体４０と平面絶縁基板５４との接合部に沿って形成すればよい。また、電子部品５８と平面絶縁基板５４とを接合するフリップチップボンディングにより形成される空間や電子部品全体に樹脂モールド６０を形成することもできる。
【００２７】
下部蓋体４０の側面をＬ字型に二面開口した場合、および三面を開口した場合は、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４との接合部に樹脂モールド５６を形成しても接合強度が不足するので、平面絶縁基板５４と電子部品５８の間、および電子部品５８と下部蓋体４０の間にも樹脂モールド６０を形成すればよい。また、四面を開口して接合部材５２を介して平面絶縁基板５４と接合する場合は、平面基板５０（図２（ｅ）参照）と平面絶縁基板５４とで形成される空間の全てに樹脂モールドを形成すればよい。
【００２８】
また、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４との接合強度を増すには、樹脂モールドを形成する他に、下部蓋体４０の高さを調整して平面絶縁基板５４に実装される電子部品５８と下部蓋体４０の平面基板５０が接するようにし、電子部品５８で圧電発振器を支える構成にすることもできる。
【００２９】
上述した構成の蓋体４０の製造方法は次のようになる。図４および図５に下部蓋体４０を製造するときの説明図を示す。図４は一面を開口した下部蓋体４０の製造方法を示し、図５は四面を開口した下部蓋体４０の製造方法を示す。一面を開口した下部蓋体４０は、平面基板５０となる底壁基板５１と、平面な基板に長辺と短辺を有する矩形の開口部６０を複数設けた分割壁基板６２とを積層した後に焼成し、前記開口部６０の間の枠部６４および前記長辺の中央部から前記短辺に沿ってダイシングまたはブレーキング等により切断して（図４（ｂ）に記載の点線に沿って切断）形成する。
【００３０】
また、四面を開口した下部蓋体４０の分割壁基板６２は、平面な基板に矩形の開口部６６を設け、この開口部６６の両側長辺に接合部材５２となる突起部６８を等間隔に形成した。このような分割壁基板６２と底壁基板５１を積層した後に焼成し、前記突起部６８の一部が四隅に位置するように矩形に切断して（図５（ｂ）に記載の点線に沿って切断）形成する。
【００３１】
なお、底壁基板５１および分割壁基板６２はセラミック絶縁基板等からなり、底壁基板５１には予め回路パターンが、分割壁基板６２にはスルーホールまたはビアホールが形成されている。
また、基板を切断する前の下部蓋体４０等に電子部品５８を実装して平面絶縁基板に接合し、底壁基板５１と平面絶縁基板とで形成される空間に樹脂を射出して樹脂モールドを形成した後に切断することで、基板の状態で複数個をまとめて樹脂モールドすることができる。
【００３２】
このような第２の実施形態によれば、蓋体側面の一面ないし四面のいずれかを開口したことにより、側面を構成する壁の厚さだけ電子部品を実装する空間を広くすることができる。このため、より多くの電子部品５８を実装することができる。また、圧電発振器が薄型化および小型化されても、電子部品５８を実装する空間を確保することができる。
【００３３】
また、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４との接合部に樹脂モールド５６を形成したことにより、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４との接合強度を増すことができる。また、電子部品５８と平面絶縁基板５４との間の空間に樹脂モールド６０を形成したことにより、電子部品５８の実装強度を増すことができる。さらに電子部品全体に樹脂モールドを形成することにより、電子部品５８と平面絶縁基板５４との接合強度が増し、電子部品５８が光によって特性が変わる場合には黒の樹脂モールドをすれば光が透過しにくくなり、特性変化を防止することができる。
【００３４】
また、平面絶縁基板５４と電子部品５８の間、電子部品５８と平面基板５０の間に樹脂モールド６０を形成することにより、電子部品５８と樹脂モールド６０を介して圧電発振器を支えることができ、下部蓋体４０と平面絶縁基板５４の接合強度を増すことができる。
【００３５】
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、第１の実施形態および第２の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線について説明する。
圧電発振器が搭載される電子機器には、圧電発振器の他に多くの電子部品が搭載されるため、他の電子部品から発せられる電磁波等のノイズが圧電発振器の内部に実装された電子部品に影響を及ぼす虞がある。このため、ノイズから電子部品を保護するために、電子部品側の蓋体の内面にグランドパターンを形成した。図６にグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図を示す。蓋体７０の内側底面にグランドパターン７２が形成されている。このグランドパターン７２は、メタライズ印刷や成膜等により金属膜を形成してなり、蓋体７０に設けられたスルーホールまたはビアホール７４を介して外部端子７６と導通している。
【００３６】
このグランドパターン７２を形成することにより、圧電発振器７８外部からのノイズを遮蔽することができ、圧電振動片８０の安定した発振周波数を得ることができる。なお、従来技術に係る圧電発振器では、電子部品搭載側の下方が開口しているために、グランドパターンを形成することができない。
【００３７】
次に、圧電発振器に搭載される電子部品の実装例について説明する。図７および図８に電子部品の実装例を示す。図７は電子部品と、平面絶縁基板および下部蓋体とをフリップチップボンディングにより接合した圧電発振器の断面図である。この圧電発振器８２において、平面絶縁基板８４の下面に回路パターン８６が形成され、この回路パターン８６はスルーホール８８を介して圧電振動片側マウント電極９０と導通している。また、下部蓋体９２の内側底面にも回路パターン９４が形成され、スルーホール９６を介して外部端子９８と導通している。そして、電子部品１００の上面および下面に電極を形成しておき、前記電極と回路パターン８６，９４とをフリップチップボンディングにより接合している。これにより圧電発振器８２は、電子部品１００を介して外部端子９８と圧電振動片１０２とが導通する。この構成により、下部蓋体９２と平面絶縁基板８４とが電子部品１００を介して接合できるので、下部蓋体９２と平面絶縁基板８４との接合強度を高めることができる。
【００３８】
図８（ａ）および同図（ｂ）は複数の電子部品を圧電発振器に搭載したときの実装例を示す。電子部品１１０は平面絶縁基板１１２と下部蓋体１１４の内側底面との両方または片方に実装することができ、それぞれの場合で平面絶縁基板１１２の下面、下部蓋体１１４の内側底面に回路パターン１１６を形成すればよい。そして、平面絶縁基板１１２に形成された回路パターン１１６の一部はスルーホール１１８を介して圧電振動片側マウント電極１２０と導通させ、また他の回路パターン１１６を外部端子１２２と導通させればよい。なお、上述したスルーホール１１８はビアホールでもよい。
これにより、圧電発振器の用途に合わせて複数の電子部品１１０を実装することができる。
【００３９】
また、上述したスルーホール１１８は蓋体１１４内部に設けられた構成であるが、蓋体１１４の外側壁面に設けることもできる。図９に蓋体の外側壁面に形成したスルーホールの説明図を示す。この場合、平面絶縁基板１１２および下部蓋体１１４に形成された回路パターン１１６の一部を、スルーホール１２２の開口周縁部に設けられた電極１２４と導通するまで延長して形成すればよい。
【００４０】
以上に説明した実施形態では、ＡＴカットされた圧電振動片を用いた圧電発振器として説明したが、この圧電振動片としては、ＡＴカット圧電振動片の他にも音叉型圧電振動片、弾性表面波共振子等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る下部蓋体の平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る圧電発振器を樹脂モールドしたときの断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る一面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係る四面を開口した蓋体の製造方法を説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係るグランドパターンを形成した圧電発振器の断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る圧電発振器のパッケージ配線を説明する図である。
【図８】第３の実施形態に係る圧電発振器の電子部品の実装例を説明する図である。
【図９】第３の実施形態に係る圧電発振器のスルーホールを説明する図である。
【図１０】従来技術に係る圧電発振器の説明図である。
【符号の説明】
１０………圧電発振器、１２………平面絶縁基板、１４………圧電振動片、１６………電子部品、１８………蓋体、２２………回路パターン、３２………外部端子、４０………下部蓋体、５０………平面基板、５１………底壁基板、５４………平面絶縁基板、５６，６０………樹脂モールド、６２………分割壁基板、７２………グランドパターン。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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