(57)【要約】【課題】組立強度に優れ、全体構造を小型化することができる圧電発振器を提供する。【解決手段】複数個の配線導体７を有した第１の回路基板１上に、配線導体７に電気的に接続される圧電振動素子６が収容された容器体３を搭載するとともに、容器体３の上面に少なくとも１個の配線導体８を有した第２の回路基板２を載置・固定し、第１の回路基板１の上面もしくは第２の回路基板２の下面に圧電振動素子６の振動に基づいて発振出力を制御するＩＣ素子４を搭載してなる圧電発振器１０であって、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間に、両端部が双方の回路基板に固定され、且つ、双方の回路基板の配線導体７、８に電気的に接続される導電性の支柱部材５を介在させる。【選択図】図１
2004328335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の配線導体を有した第１の回路基板上に、前記配線導体に電気的に接続される圧電振動素子が収容された容器体を搭載するとともに、該容器体の上面に少なくとも１個の配線導体を有した第２の回路基板を載置・固定し、前記第１の回路基板の上面もしくは第２の回路基板の下面に前記圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御するＩＣ素子を搭載してなる圧電発振器であって、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間に、両端部が双方の回路基板に固定され、且つ、双方の回路基板の配線導体に電気的に接続される導電性の支柱部材を介在させたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記第１の回路基板の上面及び／または第２の回路基板の下面に前記支柱部材の端部を嵌挿するための穴部が設けられている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】
前記第１の回路基板の前記穴部が第１の回路基板を貫通しているとともに、該貫通穴に嵌挿された前記支柱部材の端部を第１の回路基板の下面側に露出させて外部接続端子として機能させるようにな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】
前記第１の回路基板の下面に複数個の外部接続端子が設けられているとともに、前記第２の回路基板の配線導体の１個がグランド電極であり、該グランド電極の一部を前記ＩＣ素子の上方に位置させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる表面実装型の圧電発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器に圧電発振器が用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器としては、例えば、基体の上面に凹部を形成するとともに、該凹部内に、圧電振動素子が収容された容器体とＩＣ素子等の電子部品とを並設させた状態で搭載し、前記基体の上面に更に蓋体を取着させて該蓋体で凹部の開口部を塞ぐことにより凹部の内面と蓋体の下面とで囲まれる領域を気密封止した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
尚、前記蓋体としては、例えば、内部に複数個の配線導体を有した配線基板が用いられ、このような配線基板を蓋体として用いる場合には、蓋体の下面にも電子部品を搭載することがあり、その下面に露出させた配線導体を基体の上面に設けられている配線導体と半田等の導電性接着材を介して接合することによって蓋体が基体に対し電気的・機械的に接続される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３４６１１９号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の圧電発振器においては、蓋体を基体の上面に良好に取着させておくには、凹部を取り囲むように形成されている基体の側壁部をある程度、分厚く形成しておく必要があり、その場合、側壁部の厚みが厚くなる分だけ基体の面積や体積も大きくなってしまい、圧電発振器の小型化に供することが不可となる欠点を有していた。
【０００７】
また、このような従来の圧電発振器においては、基体と蓋体との電気的な接点が基体の外周部に集中しており、配線導体の一端を蓋体の外周部まで導出する必要があることから、その分、個々の配線導体の配線長が長くなってしまう傾向があり、これによっても基体が大型化して全体構造の小型化に供することが不可となる欠点が誘発される。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑み案出されたもので、その目的は、機械的強度に優れ、全体構造を小型化することができる圧電発振器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電発振器は、複数個の配線導体を有した第１の回路基板上に、前記配線導体に電気的に接続される圧電振動素子が収容された容器体を搭載するとともに、該容器体の上面に少なくとも１個の配線導体を有した第２の回路基板を載置・固定し、前記第１の回路基板の上面もしくは第２の回路基板の下面に前記圧電振動素子の振動に基づいて発振出力を制御するＩＣ素子を搭載してなる圧電発振器であって、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間に、両端部が双方の回路基板に固定され、且つ、双方の回路基板の配線導体に電気的に接続される導電性の支柱部材を介在させたことを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明の圧電発振器は、前記第１の回路基板の上面及び／または第２の回路基板の下面に前記支柱部材の端部を嵌挿するための穴部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
更に本発明の圧電発振器は、前記第１の回路基板の前記穴部が第１の回路基板を貫通しているとともに、該貫通穴に嵌挿された前記支柱部材の端部を第１の回路基板の下面側に露出させて外部接続端子として機能させるようになしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また更に本発明の圧電発振器は、前記第１の回路基板の下面に複数個の外部接続端子が設けられているとともに、前記第２の回路基板の配線導体の１個がグランド電極であり、該グランド電極の一部を前記ＩＣ素子の上方に位置させたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の圧電発振器によれば、複数個の配線導体を有した第１の回路基板上に、前記配線導体に電気的に接続される圧電振動素子が収容された容器体を搭載するとともに、該容器体の上面に少なくとも１個の配線導体を有した第２の回路基板を載置・固定し、双方の回路基板を、双方の回路基板の配線導体に電気的に接続される支柱部材でもって固定するようにしたことから、第１，第２の回路基板をさほど大型化することなく、両回路基板を支柱部材によって良好かつ強固に固定するとともに、圧電発振器の機械的強度を高く維持することができるようになる。しかも、第１，第２の回路基板の電気的接続は上述した導電性の支柱部材によってなされており、かかる支柱部材は、第１，第２の回路基板の対応する配線導体同士が向かい合っている箇所であれば、どこに配置させても良いことから、第１，第２の回路基板の配線導体の配線長が必要以上に長くなってしまうことはなく、これによって圧電発振器の小型化にも供することできる。
【００１４】
また、本発明の圧電発振器によれば、第１の回路基板の上面及び／または第２の回路基板の下面に支柱部材の端部を嵌挿するための穴部を設けておくことにより、支柱部材を回路基板に対して強固に固定することができ、圧電発振器の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００１５】
更に、本発明の圧電発振器によれば、第１の回路基板の穴部が第１の回路基板を貫通するように形成するとともに、該貫通穴に嵌挿される支柱部材の端部を第１の回路基板の下面側に露出させて外部接続端子として機能させるようになしておけば、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に実装する際、支柱部材が直接、外部配線基板と接合することとなり、これによって圧電発振器の実装強度を向上させることができる利点もある。
【００１６】
また更に、本発明の圧電発振器によれば、第２の回路基板の配線導体の１個をグランド電極とし、このグランド電極をＩＣ素子の上方に位置させておくことにより、圧電発振器の使用時、グランド電極が電磁シールド層として機能するようになり、発振信号に含まれるノイズを少なくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る圧電発振器の透視外観斜視図、図２は図１の圧電発振器の断面図であり、同図に示す圧電発振器１０は、第１の回路基板１上に、圧電振動素子６が収容されている容器体３を搭載するとともに、該容器体３の上面に第２の回路基板２を載置・固定し、更に第１の回路基板１の上面で、容器体３の存在しない領域に、ＩＣ素子４や電子部品９等を取着・搭載した構造を有している。
【００１９】
第１の回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やポリカーボネイト，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂材料やガラス−セラミック，アルミナセラミックス等のセラミック材料等によって平板状をなすように形成されており、その上面には配線導体７が所定パターンに被着・形成されている。
【００２０】
この第１の回路基板１に設けられている配線導体７は、銅や銀等の導電性の高い金属材料を用いて形成された膜であり、その表面には、ハンダ塗れ性を良好となすためにＡｕメッキ等が被着され、また、このようなＡｕメッキと配線導体７との間には、ハンダ耐性を持たせるために中間層としてＮｉメッキ等が介在される。なお、上述したメッキの代わりにプリフラックス処理をして酸化膜の形成を防ぐようにしても構わない。
【００２１】
一方、上述した第１の回路基板１上に搭載される容器体３は、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料から成る基板と、４２アロイやコバール，リン青銅等の金属から成るシールリングと、該シールリングと同様の金属から成る蓋体とから成り、前記基板の上面にシールリングを取着させ、その上面に蓋体を載置・固定させることによって構成されている。前記基板は、例えば、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等に配線導体８となる導体ペーストを所定パターンに印刷・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って製作され、また、シールリング及び蓋体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る。このようにして製作されたシールリングを基板の上面に予め被着させておいた導体層にロウ付けし、続いて圧電振動素子６を導電性接着剤を用いて基板の上面に実装・固定した後、上述の蓋体を従来周知の抵抗溶接等によってシールリングの上面に接合することによって容器体３が組み立てられる。
【００２２】
また、前記容器体３の内部に収容される圧電振動素子６としては、例えば、所定の結晶軸でカットされ矩形状に加工された水晶片の両主面に一対の振動電極を被着・形成してなる水晶振動素子が用いられ、かかる水晶振動素子の水晶片に一対の振動電極を介して外部からの変動電圧が印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。このような圧電振動素子６は、導電性接着剤を介して、容器体３の基板に対して機械的・電気的に接続される。
【００２３】
このような圧電振動素子６は、基板の上面とシールリングの内面と蓋体の下面とで囲まれる空間内に気密封止されており、前記容器体３が第１の回路基板１上に搭載されるのと同時に、配線導体７等と電気的に接続されることとなる。
【００２４】
そして、上述した容器体３の上面に載置・固定される第２の回路基板２は、先に述べた第１の回路基板１と同じ材料により形成され、このような第２の回路基板２の下面に設けられる少なくとも１個の配線導体８も第１の回路基板１の配線導体７と同じ材料により形成される。
【００２５】
また、第１の回路基板１上に搭載されるＩＣ素子４は、容器体３の内部に収容させた圧電振動素子６の振動に基づいて発振出力を制御する作用、具体的には、増幅・温度補償等の制御を行うためのものであり、例えば、下面に複数個のバンプ電極を有したフリップチップ型のＩＣ素子が用いられる。
【００２６】
尚、第１の回路基板１の上面及び／または第２の回路基板２の下面には、必要に応じて、チップコンデンサやチップ抵抗等の他の電子部品素子９が搭載される。
【００２７】
そして、上述した第１の回路基板１と第２の回路基板２との間には、両端部が双方の回路基板１，２に固定され、且つ、双方の回路基板１，２の配線導体７，８に電気的に接続される導電性の支柱部材５が介在されている。
【００２８】
前記支柱部材５は、例えば、鉄（Ｆｅ）、洋白またはりん青銅等の金属材料により各々が円柱状、或いは、角柱状をなすように形成されており、その高さは両回路基板間の間隔と略等しい高さに設定され、その両端部をハンダ等の導電性接着材を介して第１，第２の回路基板１，２の配線導体７，８と接合することによって第１，第２の回路基板１，２に対し固定される。ここで、前記導電性接着材としてハンダを用いる場合、配線導体７，８のハンダ濡れ性を良好となすために、表面にハンダメッキやＳｎメッキ等を施しておくことが好ましい。
【００２９】
このような本実施形態の圧電発振器１０は、複数個の配線導体７を有した第１の回路基板１上に、前記配線導体７に電気的に接続される圧電振動素子６が収容された容器体３を搭載するとともに、該容器体３の上面に少なくとも１個の配線導体８を有した第２の回路基板２を載置・固定し、双方の回路基板１，２を、双方の回路基板１，２の配線導体７，８に電気的に接続される支柱部材５でもって固定するようにしたことから、第１，第２の回路基板１，２をさほど大型化することなく、両回路基板１，２を支柱部材５によって良好かつ強固に固定するとともに、圧電発振器の機械的強度を高く維持することができるようになる。しかも、第１，第２の回路基板１，２の電気的接続は上述した導電性の支柱部材５によってなされており、かかる支柱部材５は、第１，第２の回路基板１，２の対応する配線導体同士が向かい合っている箇所であれば、どこに配置させても良いことから、第１，第２の回路基板１，２の配線導体７，８の配線長が必要以上に長くなってしまうことはなく、これによって圧電発振器の小型化にも供することできる。
【００３０】
またこのとき、第１の回路基板１と第２の回路基板２とにより挟まれた空間に位置するＩＣ素子４は、圧電発振器１０が収容された容器体３に比して低背小型であるため、その空間の高さがその容器体３の高さと同じものとなっても、さしつかえなく配置させることが可能である。
【００３１】
尚、上述した本実施形態の圧電発振器１０を製作する場合は、先ず、第１の回路基板１の配線導体７上にハンダペーストを選択的に印刷し、次に容器体３、ＩＣ素子４、電子部品素子９及び支柱部材５を第１の回路基板１の所定箇所にマウントし、これをリフローすることによって容器体３、ＩＣ素子４、電子部品素子９及び支柱部材５を第１の回路基板１上にハンダ接合する。また、第２の回路基板２の下面に取着される電子部品素子９についても同様の方法で搭載しておく。そして、第１の回路基板１上に搭載した容器体３の上面にエポキシ樹脂等から成る接着剤等を介して第２の回路基板２を載置させるとともに、第１の回路基板１上に搭載した支柱部材５の上面にハンダペーストを介して第２の回路基板２の配線導体８を当接させ、しかる後、前記エポキシ樹脂を硬化させるとともに、前記ハンダを加熱・溶融させて容器体３及び支柱部材５を第２の回路基板２に接合することによって圧電発振器１０が組み立てられる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、上述した実施形態においては、ＩＣ素子４を第１の回路基板１上に搭載するようにしたが、これに代えて、ＩＣ素子４を第２の回路基板２の下面に搭載するようにしても構わない。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、支柱部材５の高さを第１の回路基板１と第２の回路基板２の間にできる間隔と略等しい高さに設定し、第１の回路基板１の上面及び第２の回路基板２の下面で支柱部材５の両端部と接合させるようにしたが、これに代えて、図３に示す如く、第１の回路基板１の上面及び／または第２の回路基板２の下面に、支柱部材５の端部を嵌挿するための穴部３１を設け、この穴部３１に支柱部材５の端部を嵌挿させるようにしても良い。この場合、支柱部材５を回路基板に対してより確実に固定することができることから、圧電発振器の機械的強度が更に向上される利点がある。従って、第１の回路基板１の上面及び／または第２の回路基板２の下面に支柱部材５の端部を嵌挿するための穴部３１を設けておくことが好ましい。
【００３５】
更に図３の実施形態を採用する場合、前記穴部３１を第１の回路基板１の厚み方向に貫通させるとともに、該貫通穴に嵌挿される支柱部材５の端部を第１の回路基板１の下面側に露出させておけば、この露出部を外部接続端子として機能させることができる。これにより、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板に実装する際、支柱部材５が外部配線基板と直接接合されることとなるため、圧電発振器の実装強度が向上する利点もある。従って、支柱部材５の端部を第１の回路基板１の下面側に露出させて外部接続端子として機能させることが好ましい。
【００３６】
また更に上述した実施形態において、第１の回路基板１の下面を実装面とすべく複数個の外部接続端子４７を第１の回路基板１の下面に設けるとともに、第２の回路基板２の配線導体８の１個をグランド電極４８とし、このグランド電極４８の一部をＩＣ素子４４の上方に配置させておけば、圧電発振器の使用時、グランド電極４８が電磁シールド層として機能するようになり、発振信号に含まれるノイズを少なくすることができる。従って、第１の回路基板１の下面を実装面とし、第２の回路基板２のグランド電極４８をＩＣ素子４４の上方に位置させておくことが好ましい。
【００３７】
更にまた上述した実施形態においては、圧電振動素子として水晶振動素子を用いたが、これに代えて、圧電振動素子としてＳＡＷフィルタ等の他の圧電振動素子を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００３８】
また更に上述した実施形態においては、容器体３の蓋体をシールリングを介して基板に接合させるようにしたが、これに代えて、基板の上面に接合用のメタライズパターンを形成しておき、このメタライズパターンに対して蓋体をダイレクトに溶接するようにしても構わない。
【００３９】
更にまた上述した実施形態においては、容器体１の基板上面に直接シールリングを取着させるようにしたが、これに代えて、基板の上面に基板と同材質のセラミック材料等から成る枠体を一体的に取着させた上、該枠体の上面にシールリングを取着させるようにしても構わない。
【００４０】
また更に上述した実施形態において、導電性の支柱部材に加えて、絶縁性の支柱部材を、第１の回路基板と第２の回路基板との間に、両端部が双方の回路基板に固定されるように介在させるようにしても良く、その場合、２個の回路基板をより強く固定することが可能となる利点もある。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の圧電発振器によれば、複数個の配線導体を有した第１の回路基板上に、前記配線導体に電気的に接続される圧電振動素子が収容された容器体を搭載するとともに、該容器体の上面に少なくとも１個の配線導体を有した第２の回路基板を載置・固定し、双方の回路基板を、双方の回路基板の配線導体に電気的に接続される支柱部材でもって固定するようにしたことから、第１，第２の回路基板をさほど大型化することなく、両回路基板を支柱部材によって良好かつ強固に固定するとともに、圧電発振器の機械的強度を高く維持することができるようになる。しかも、第１，第２の回路基板の電気的接続は上述した導電性の支柱部材によってなされており、かかる支柱部材は、第１，第２の回路基板の対応する配線導体同士が向かい合っている箇所であれば、どこに配置させても良いことから、第１，第２の回路基板の配線導体の配線長が必要以上に長くなってしまうことはなく、これによって圧電発振器の小型化にも供することできる。
【００４２】
また、本発明の圧電発振器によれば、第１の回路基板の上面及び／または第２の回路基板の下面に支柱部材の端部を嵌挿するための穴部を設けておくことにより、支柱部材を回路基板に対して強固に固定することができ、圧電発振器の機械的強度を向上させることが可能となる。
【００４３】
更に、本発明の圧電発振器によれば、第１の回路基板の穴部が第１の回路基板を貫通するように形成するとともに、該貫通穴に嵌挿される支柱部材の端部を第１の回路基板の下面側に露出させて外部接続端子として機能させるようになしておけば、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に実装する際、支柱部材が直接、外部配線基板と接合することとなり、これによって圧電発振器の実装強度を向上させることができる利点もある。
【００４４】
また更に、本発明の圧電発振器によれば、第２の回路基板の配線導体の１個をグランド電極とし、このグランド電極をＩＣ素子の上方に位置させておくことにより、圧電発振器の使用時、グランド電極が電磁シールド層として機能するようになり、発振信号に含まれるノイズを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電発振器の透視外観斜視図である。
【図２】図１の圧電発振器のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。
【符号の説明】
１・・・第１の回路基板
２・・・第２の回路基板
３・・・容器体
４・・・ＩＣ素子
５・・・支柱部材
６・・・圧電振動素子
７、８・・・配線導体
９・・・電子部品素子
１０・・・圧電発振器
【図１】
2004328335.tif 000003
【図２】
2004328335.tif 000004
【図３】
2004328335.tif 000005
【図４】
2004328335.tif 000006