(57)【要約】【課題】本発明の目的は圧電発振器が小型化されても、外部配線基盤の導配線パターンや圧電発振器の外部接続用電極端子と、メタライズ部が短絡することがなく小型化対応可能な圧電発振器を提供することにある。【解決手段】第１の空間部内には圧電振動素子が搭載され、蓋体が第１の空間部開口部を塞ぐ形態で配置固着されて、第１の空間部を気密封止した第１のパッケージ体と、第２の内部空間部内には集積回路素子が配置され、集積回路素子は第２の基体の外側実装主面の四隅に形成した外部接続用電極端子とも電気的に接続された第２のパッケージ体とを、重ね合わせて配置し機械的及び電気的に接続固着してなる圧電発振器において、第２のパッケージ体の外部実装主面の外部接続用電極端子の形成位置より内側に、凹形状の第３の空間部が形成されており、且つ第３の空間部内底面にはＧＮＤ電位のメタライズ部１５が形成されている。【選択図】図１
2007180994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の第１の基体の一方の主面には凹形状の第１の空間部が形成され、該第１の空間部内には圧電振動素子が搭載され、該圧電振動素子は該基板の他方の主面に形成した第２のパッケージ接続用電極端子と電気的に接続されており、金属製の蓋体が、該第１の空間部を囲繞する第１の側壁部の該第１の空間部開口側頂面に、該第１の空間部開口部を塞ぐ形態で配置固着されて、該第１の空間部を気密封止した第１のパッケージ体と、
絶縁性の第２の基体の一方の主面には凹形状の第２の空間部が形成され、該第２の空間部内には少なくとも発振回路が形成された集積回路素子が配置され、該集積回路素子は該第２の空間部を囲繞する第２の側壁部の該第２の空間部開口側端面に形成された第１のパッケージ接続用電極端子と電気的に接続されており、更に該集積回路素子は該第２の基体の外側実装主面の四隅に形成した外部接続用電極端子とも電気的に接続された第２のパッケージ体とを、
該第１のパッケージ接続用電極端子と該第２のパッケージ接続用電極端子とを機械的及び電気的に接続固着してなる圧電発振器において、
該第２のパッケージ体の該外側実装主面の該外部接続用電極端子形成位置より内側に、該第２のパッケージ体外側に向かって開口する凹形状の第３の空間部が形成されており、且つ該第３の空間部内底面にはＧＮＤ電位のメタライズ部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】
該メタライズ部の開口部側全面がアルミナによってコーティング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。
【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圧電発振器に関するものであり、特に小型化に適した圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯用通信機器等の電子機器には、電子部品の一つとして圧電発振器が用いられている。圧電発振器より生成された出力信号は、電子機器における基準クロック信号やタイミング信号等に用いられている。
【０００３】
かかる従来の圧電発振器としては、例えば図４に示す如く、内部に図中には示されていないが、圧電振動素子４１が収容されている第１のパッケージ体４３を、第２の空間部４５内に前記の圧電振動素子４１の振動に基づいて発振出力を制御する集積回路素子４６やコンデンサ等の電子部品素子が収容されている第２のパッケージ体４２上に重ねて取着させた構造のものが知られている。このような圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に載置固着させた上、第２のパッケージ体４２の外側実装主面に設けられている外部接続用電極端子４４を、外部配線基板の配線或いは電極パッドにハンダ接合することにより外部配線基板上に実装される。
【０００４】
尚、第１のパッケージ体４３や第２のパッケージ体４２は、通常、セラミック材料によって形成されており、その内部や表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することにより製作される。
【０００５】
又、前記集積回路素子４６の内部には、例えば、圧電振動素子４１の温度特性に応じて作成された温度補償データに基づいて圧電発振器の発振周波数を補正するための温度補償回路等が設けられており、圧電発振器を組み立てた後、上述の温度補償データを集積回路素子４６のメモリ内に格納すべく、第２のパッケージ体４２の他方の主面や外側面等には温度補償のためのデータ書込用電極端子４７が設けられていた。このデータ書込用電極端子４７に温度補償データ書込装置のプローブ針を当てて集積回路素子４６内のメモリに温度補償データを入力することにより、温度補償データが集積回路素子４６のメモリ内に格納される。
【０００６】
また、上述の第１のパッケージ体４３と第２のパッケージ体４２との接続は、第２のパッケージ体４２の第２の空間部４５を囲繞する側壁部頂面上に形成された第１のパッケージ体接続用電極端子４８と、この第１のパッケージ体接続用電極端子４８と相対する第１のパッケージ体４３の他方の主面上の位置に第２のパッケージ体接続用電極端子４９とを、ハンダ等の導電性材料で固着することにより行われている。
【０００７】
更に、上述したような圧電発振器において、内部の圧電振動素子４１の発振動作を安定化させるために、外部接続用電極端子４４が形成されている第２のパッケージ体４２の外側実装主面にメタライズパターン５０を形成したものも考案されている。
【０００８】
上述したような圧電発振器については、下記の先行技術文献に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１２９０９０号公報
【特許文献２】特開２００２−１２４８３２号公報
【０００９】
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至らなかった。
【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、上述した従来の圧電発振器において、圧電発振器をマザーボード等の外部配線基板上に実装させた場合、圧電発振器を構成する第２のパッケージ体の外側実装主面上に形成された各外部接続用電極端子と、同一主面上に形成されたメタライズ部とが、圧電発振器実装時の外部配線基板に塗布されているハンダ等の可塑性又は熱可塑性の導電性接合材の不必要な流出のために短絡する可能性があるという欠点を有していた。又、仮に外部接続用電極端子とメタライズ部との間の同一主面上に、短絡を防止するための手段を設けた場合でも、外部接続用電極端子とメタライズ部とが同一主面に形成されている形態は変わらないので、実装基板側の導配線パターンや実装基板表面を導電性接合材が伝ってしまい短絡事故が起こってしまう虞がある。また、圧電発振器の小型化が進むに従い、外部接続用電極端子とメタライズ部との間隔も狭くなり、より短絡事故が発生する可能性が高くなってしまう。
【００１１】
本発明は上記欠点に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、圧電発振器が小型化されても、マザーボード等の導配線パターン及び外部接続用電極端子とメタライズ部が短絡することがなく小型化対応可能な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】
【００１２】
本発明の圧電発振器は、絶縁性の第１の基体の一方の主面には凹形状の第１の空間部が形成され、この第１の空間部内には圧電振動素子が搭載され、この圧電振動素子は第１の基板の他方の主面に形成した第２のパッケージ体接続用電極端子と電気的に接続されており、蓋体が第１の空間部を囲繞する第１の側壁部の第１の空間部開口側端面に、第１の空間部開口部を塞ぐ形態で配置固着されて、第１の空間部を気密封止した第１のパッケージ体と、
絶縁性の第２の基体の一方の主面には凹形状の第２の空間部が形成され、この第２の空間部内には少なくとも発振回路が形成された集積回路素子が配置され、この集積回路素子は第２の空間部を囲繞する第２の側壁部の第２の空間部開口側端面に形成された第１のパッケージ体接続用電極端子と電気的に接続されており、更に集積回路素子は第２の基体の外側実装主面の四隅に形成した外部接続用電極端子とも電気的に接続された第２のパッケージ体とが、重ねて配置されており、
第１のパッケージ体接続用電極端子と第２のパッケージ体接続用電極端子とを機械的及び電気的に接続固着してなる圧電発振器において、
上記第２のパッケージ体の外側実装主面の外部接続用電極端子形成位置より内側に、第２のパッケージ外側に向かって開口する凹形状の第３の空間部が形成されており、且つこの第３の空間部内底面にはＧＮＤ電位となるメタライズ部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の圧電発振器は、上記構成において、該メタライズ部の開口部側全面がアルミナによってコーティングされていることも特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述したような本発明の圧電発振器によれば、該第２のパッケージ体の他方の主面の該外部接続用電極端子形成位置より内側に、該第２のパッケージ外側に向かって開口する凹形状の第３の空間部が形成されており、且つ該第３の空間部内底面にはＧＮＤ電位となるメタライズ部が形成されていることから、仮に圧電発振器の実装時に導電性接合材が外部接続用電極端子形成領域より流出しても、第３の空間部内に形成したメタライズ部に流出した導電性接合材が付着することがなく、メタライズ部が外部接続用電極端子又は外部基板の導配線パターンと短絡する可能性が著しく低くすることができる。
【００１５】
また、上記構成において本発明の圧電発振器は、メタライズ部の開口部側全面が絶縁性のアルミナによってコーティングされていることから、ＧＮＤ電位となるメタライズ部が外部より完全に保護されることにより、第３の空間部内に形成したメタライズ部に流出した導電性接合材によるメタライズ部と外部接続用電極端子又は外部基板の導配線パターンとの短絡防止を確実とすることが可能となり、圧電発振器の更なる小型化が要求されても電気的短絡が起こることがない信頼性の高い圧電発振器を得る事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。又、各図では、説明を明りょうにするため部品或いは構造体の一部を図示せず、更に図示した寸法も一部誇張している。特に各図面の厚み寸法は著しく誇張して図示している。
【００１７】
図１は、本発明に係る圧電発振器の実施形態を、図２の仮想切断線Ｘ−Ｘ’線で切断した場合の概略断面図であり、図２は、図１記載の圧電発振器を外側実装主面（第２のパッケージ体１０の凹形状の第３の空間部２０が形成されている面）側から見た外観平面図である。また、図３は、図１記載の圧電発振器を外部配線基板３０上に実装させた形態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示す圧電発振器１は、集積回路素子６を収容する第２のパッケージ体１０の外部実装主面に外部接続用電極端子１９が設けられ、第２のパッケージ体１０を構成する第２の基体上に形成された第２の空間部８内には集積回路素子６が搭載されている。また、集積回路素子６を収容する第２の空間部８を囲繞する形態の第２の側壁部１３の外側面には、温度補償データ等の各種制御データを集積回路素子６のメモリ内に格納するためのデータ書込用電極端子１１が形成されている。更に、図１に示すように第２の側壁部１３の上面には、圧電振動素子５が収容されている第１のパッケージ体２を載置して固定した構造を有している。また、第２のパッケージ体１０の第２の空間部８内底面と、搭載された集積回路素子６間には熱硬化性樹脂１４が注入されており、集積回路素子６の回路形成面（下面）を保護している。
【００１９】
第１のパッケージ体２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第１の基体と、第１の基体と同様のセラミック材料から成る第１の側壁部３、４２アロイやコバール、リン青銅等の金属から成る蓋体４とから成る。又、第１の基体の一方の主面辺縁部全周に第１の側壁部３を取着させ第１の空間部７を形成し、その第１の側壁部３の頂面上に蓋体４を第１の空間部７開口部を覆う形態で載置し、第１の側壁部３頂面と蓋体４とを固着させることによって第１の空間部７内を気密に封止された第１のパッケージ体２が構成される。
【００２０】
第１のパッケージ体２は上述したように、第１の基体の一方の主面と第１の側壁部３の内面と蓋体４の下面とで囲まれる第１の空間部７内に、圧電振動素子５を収容して気密封止されており、第１の空間部７内底面には圧電振動素子５に形成している励振用電極に接続される一対の圧電振動素子搭載用電極パッド等が、第１のパッケージ体２の外底面には、後述する第２のパッケージ体１０を構成する第２の側壁部１３に形成されている第１のパッケージ体接続用電極端子１８に電気的且つ機械的に接続される複数個の第２のパッケージ体接続用電極端子１７がそれぞれ設けられ、これらの電極パッドや電極端子類は、第１のパッケージ体２表面に形成した配線パターンや、パッケージ体内部に埋設されているビアホール等を介して、対応するパッド又は端子同士、相互に電気的に接続されている。また、第１のパッケージ体２の外底面に形成される第２のパッケージ体接続用電極端子１７は、第１のパッケージ体２の外底面の４つの角部近傍にそれぞれ１個ずつ形成されている。また、第２のパッケージ体１０を構成する第２の側壁部頂面に形成された第１のパッケージ体接続用電極端子１８も、第２の側壁部頂面の４つの角部にそれぞれ１個ずつ形成され、第１のパッケージ体２の第２のパッケージ体接続用電極端子１７と、第２のパッケージ体接続用電極端子１７と相対する位置にある第２のパッケージ体１０の第２のパッケージ体接続用電極端子１８とは、ハンダ等の導電性接合材により電気的且つ機械的に接合されている。このように内部に各種素子を各々搭載した第１のパッケージ２と第２のパッケージ体１０と接続固着することで、圧電発振器１が構成されている。
【００２１】
第１のパッケージ体２の第１の空間部７内に搭載されている圧電振動素子５は、例えば、圧電振動素子５を構成する圧電材として水晶を使用してある場合、人工水晶結晶体より所定のカットアングルで切り出し外形加工を施した矩形平板状の水晶素板の両主面に一対の励振用電極を被着・形成して成り、外部からの変動電圧が一対の励振用電極を介して圧電素板に印加されると、カットアングルに基づく振動モードにより圧電素板が振動を起こす。尚、圧電振動素子５の主材料としては水晶の他に、圧電効果を奏するものであれば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムや圧電セラミック等の他の圧電材を使用しても良い。
【００２２】
ここで第１のパッケージ体２の蓋体４を第２のパッケージ体接続用電極端子１７や第２のパッケージ体接続用電極端子１８を介して、後述する外部接続用電極端子１９のうちのＧＮＤ電極端子に電気的に接続させておけば、圧電発振器の使用の際に、金属製の蓋体４がＧＮＤ電位に接続されて電磁シールド機能が付与されることと成るため、圧電振動素子５や集積回路素子６を外部からの不要な電気的作用（ノイズ等）から良好に保護することができる。
【００２３】
そして、上述した第１のパッケージ体２が取着される、集積回路素子６を収容する第２のパッケージ体１０の主面外周形状は矩形を成しており、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概略平板状を成すように形成されている。
【００２４】
また、集積回路素子６が搭載されている第２のパッケージ体１０は、その外側実装主面上の４つの角部近傍にそれぞれ外部接続用電極端子１９（電源電圧端子、ＧＮＤ端子、発振出力端子、発振制御端子）が形成されている。また、第２のパッケージ体１０の第２の空間部底面の中央域にはフリップチップ型の集積回路素子６が、第２の側壁部１３の長辺側の外側側面中央部にはデータ書込用電極端子１１が設けられている。
【００２５】
集積回路素子６を収容する第２のパッケージ体１０の外側実装主面上に設けられている４つの外部接続用電極端子１９は、圧電発振器を外部配線基板３０の電極パッド３１に接続するための電極端子として機能するものであり、圧電発振器を外部配線基板３０上に搭載する際、外部配線基板３０の回路配線とハンダ等の導電性接合材３２を介して電気的に接続されている。更に、上述した集積回路素子６を収容する第２のパッケージ体１０の中央域には、複数個の集積回路素子接続用電極パッドが設けられており、これら集積回路素子接続用電極パッドに、集積回路素子６のパッケージ接続用電極パッドをハンダや導電接着材等の導電性接合材を介して電気的、及び機械的に接続させることによって集積回路素子６が第２の空間部８内の所定位置に取着される。
【００２６】
また、集積回路素子６は、その回路形成面（下面）に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子５の温度特性を補償する温度補償データを格納するメモリ、メモリ内の温度補償データに基づいて圧電振動素子５の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、先の温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられており、この発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
【００２７】
尚、上述した集積回路素子６と第２の空間部８内底面及び側面との間にはエポキシ樹脂等から成る熱硬化性樹脂１４が介在されており、この熱硬化性樹脂１４は集積回路素子６の下面と側面の一部を被覆するように被着されている。
【００２８】
これにより、集積回路素子６を収容する第２のパッケージ体１０に対する集積回路素子６の取着強度が向上されるとともに、集積回路素子６の回路形成面が熱硬化性樹脂１４によって良好に被覆され、回路形成面の電子回路が大気中の水分等によって腐食されるのを有効に防止することができる。
【００２９】
ここで、本発明の特徴部分は図１〜図３に示すように、第２のパッケージ体１０の外側実装主面の外部接続用電極端子１９の形成位置より内側に、第２のパッケージ体１０外側に向かって開口する凹形状の第３の空間部２０が形成されており、且つ第３の空間部２０内底面にはＧＮＤ電位となるメタライズ部１５が形成されていることから、外部接続用電極端子１９とＧＮＤ電位となるメタライズ部１５が、外部接続用電極端子１９と外部配線基板３０の電極パッド３１との導通固着に使用する導電性接合材の流出により、電気的に短絡する虞のない圧電発振器を得ることが可能となる。
【００３０】
更に、メタライズ部１５の開口部側全面に絶縁性のアルミナコーティング１６が形成されていることから、ＧＮＤ電位となるメタライズ部１５が完全に保護されることにより、万が一に導電性接合材が第３の空間部内にまで流出した場合においても、外部接続用電極端子１９とメタライズ部１５との短絡防止を確実とすることが可能となり、圧電発振器の更なる小型化が要求されても電気的短絡が起こることがない電気的信頼性の高い圧電発振器を得る事が可能となる。
【００３１】
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、上述の実施形態においては、メタライズ部の開口部側表面全面に形成する保護コートとして、アルミナによるコートを開示したが、メタライズ部表面を流出した導電性接合材より電気的に絶縁できるのであれば、アルミナに限定することはなく、他の材質のコートでも本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる圧電発振器を、図２記載の仮想切断線Ｘ−Ｘ’で切断した場合の概略断面図である。
【図２】図２は、図１記載の圧電発振器を、第２のパッケージ体１０の外側実装主面側から見た外観平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかる圧電発振器を、外部配線基板に実装した形態を示す概略断面図である。
【図４】図４は、従来の圧電発振器の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・圧電発振器
２・・・第１のパッケージ体
３・・・第１の側壁部
４・・・蓋体
５・・・圧電振動素子
６・・・集積回路素子
７・・・第１の空間部
８・・・第２の空間部
１０・・・第２のパッケージ体
１１・・・データ書込用電極端子
１３・・・第２の側壁部
１４・・・熱硬化性樹脂
１５・・・メタライズ部
１６・・・アルミナ
１７・・・第２のパッケージ体接続用電極端子
１８・・・第１のパッケージ体接続用電極端子
１９・・・外部接続用電極端子
２０・・・第３の空間部
３０・・・外部配線基板
３１・・・電極パッド
３２・・・導電性接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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