(57)【要約】【課題】圧電振動素子の先端が集積回路素子に打ち付けられても破損や欠けを防ぎ、安定した発振周波数を出力することができる圧電発振器を提供することを課題とする。【解決手段】一方の主面に凹部空間を有する容器体と、凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、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、圧電振動素子は、所望する周波数を励振する圧電振動部と、圧電振動部を囲い、前記圧電振動子部よりも厚く形成される枠部と、枠部の一部に集積回路素子側に向かって形成される凸部と、枠部に形成される容器体接続電極とを備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に凹部空間を有する容器体と、
前記凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、
前記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、
前記圧電振動素子は、所望する周波数を励振する圧電振動部と、
前記圧電振動部を囲い、前記圧電振動子部よりも厚く形成される枠部と、
前記枠部の一部に前記集積回路素子側に向かって形成される凸部と、
前記枠部に形成される容器体接続電極とを備えて構成されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記圧電振動素子の凸部が前記集積回路素子と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
【請求項３】
前記圧電振動素子の凸部の前記集積回路素子と接触する面には、緩衝膜が形成されていることを特徴とする請求項２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、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７は、従来の圧電発振器を示す断面図である。図７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２０５内の短辺側には、前記凹部空間２０５内底面より高い位置に搭載部２０６が設けられている。
圧電振動素子２０２は、前記搭載部２０６に設けられた圧電振動素子搭載パッド２０７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２０５底面に設けられた集積回路素子搭載パッド２０８上に搭載されている。
蓋体２０４は、前記容器体２０１の凹部空間２０５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２０５内を気密封止している。
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２０９である電源電圧端子、グランド端子、発振出力端子、発振制御端子が設けら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】
圧電振動素子２０２は、圧電振動部２０２ａの周囲に、前記圧電振動部２０２ａの厚みより厚い枠部２０２ｂを一体で形成されており、前記圧電振動部２０２ａの表裏主面上に励振用電極２０２ｃと、前記励振用電極２０２ｃから枠部２０２ｂを介して引き出した引出電極と、前記枠部２０２ｂの外周辺のうち一辺の短辺側の表裏縁部近傍に形成した前記引出電極２０２ｄと電気的に接続した容器体接続用電極２０２ｅとを形成することで構成されている構造が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
また、前記容器体２０２の凹部空間２０５内に設けられた搭載部２０６と対向する短辺側に枕部２１０が設けられ、前記圧電振動素子２０２の枠部２０２ｂのうちの容器体接続用電極２０２ｅが形成されていない側の短辺縁部を前記枕部２１０上に位置するように配置することにより、圧電振動素子２０２の上下方向の傾きを抑制することができる構造が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１１４３５号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献２】特許第３７６７４２５号
【特許文献３】特開２００６−３４５４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電発振器２００では小型化されると、容器体２０１の凹部空間２０５内に圧電振動素子２０２の姿勢の保持と、圧電振動素子が他の部品に打ち付けられることを防止との役割を果たす枕部２１０を設けることができないため、落下等の衝撃により、自由端となっている圧電振動素子２０２の先端が集積回路素子２０３に打ち付けられ、圧電振動素子２０２に破損や欠けを生じてしまうといった課題があった。
また、圧電振動素子２０２に破損や欠けを生じてしまうことにより、圧電発振器２００の発振周波数が変動してしまうといった課題もあった。
【０００７】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子の先端が集積回路素子に打ち付けられても破損や欠けを防ぎ、安定した発振周波数を出力することができる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】
【０００８】
一方の主面に凹部空間を有する容器体と、凹部空間内に搭載される圧電振動素子と集積回路素子と、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、圧電振動素子は、所望する周波数を励振する圧電振動部と、圧電振動部を囲い、前記圧電振動子部よりも厚く形成される枠部と、枠部の一部に集積回路素子側に向かって形成される凸部と、枠部に形成される容器体接続電極とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
圧電振動素子の凸部が集積回路素子と接触していることを特徴とするものである。
【００１０】
圧電振動素子の凸部の集積回路素子と接触する面には、緩衝膜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】
【００１１】
本発明の圧電発振器によれば、圧電振動素子は、所望する周波数を励振する圧電振動部と、圧電振動部を囲い、前記圧電振動子部よりも厚く形成される枠部と、枠部の一部に前記集積回路素子側に向かって形成される凸部と、枠部に形成される容器体接続電極とを備えて構成されていることにより、落下等の衝撃で圧電振動素子の凸部が集積回路素子に打ち付けられても、前記圧電振動素子の凸部に厚みがあるため、従来の圧電振動素子と比べ剛性が高くなり、圧電振動素子の破損や欠けを防止することが可能となる。また、圧電発振器としては、圧電振動素子の破損や欠けを防止することができるので、安定した発振周波数を出力することが可能となる。
【００１２】
また、圧電振動素子の凸部が集積回路素子と接触していることにより、落下等の衝撃で圧電振動素子が集積回路素子に打ち付けられるようなことがなくなるため、圧電振動素子の破損や欠けを防止することが可能となる。
【００１３】
また、圧電振動素子の凸部の集積回路素子と接触する面に、緩衝膜が形成されていることによって、落下等による衝撃が集積回路素子５０を介して前記圧電振動素子２０の凸部２２に加えられたとしても、緩衝膜２７で緩和され、圧電振動素子２０の凸部２２の破損や欠け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】
【００１４】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。
尚、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を図示していない。さらに図示した寸法も一部誇張して示している。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る圧電発振器を示した分解斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１及び図２に示すように、圧電発振器１００は、容器体１０と圧電振動素子２０と集積回路素子５０と蓋体３０とから構成されている。この圧電発振器１００は、前記容器体１０の一方の主面に凹部空間１１が形成され、前記容器体１０の前記凹部空間１１内に前記圧電振動素子２０と集積回路素子５０が搭載され、前記蓋体３０によって圧電振動素子２０が搭載された凹部空間１１を気密封止した構造となっている。
【００１６】
圧電振動素子２０は、図１及び図２に示すように、圧電振動部２１と、凸部２２と、枠部２３と、励振用電極２４と、容器体接続用電極２６により構成されている。
圧電振動部２１は、圧電振動素子２０の所定の位置に設けられており、両主面に励振用電極２４が形成されている。また圧電振動部２１の振動モードは厚みすべり振動である。前記圧電振動部２１の圧電振動素子の中で一番薄くなるように形成されている。
枠部２２は、前記圧電振動部２１を囲むように形成されており、前記枠部２３の表面には容器体接続電極２５が形成されている。
凸部２３は、前記枠部２２の一部に前記集積回路素子側に向かって形成されている。また、前記凸部２３は前記圧電振動素子の先端側に位置する枠部全面に形成されている。また、前記凸部２３は、集積回路素子５０と接触している。
励振用電極２４は、前記圧電振動部２１の表裏両主面に金属膜を積層するようにして被着・形成したものである。
容器体接続電極２５は、枠部２２の両主面に形成されており、前記励振用電極２４から枠部２２上に引き出された引き出し電極２６を介して、前記励振用電極２４と接続されている。
引き出し電極２６は、前記凸部２３にかからないようにして、引き出されている。
また、前記圧電振動部２１と、前記枠部２２と、前記凸部２３は一体形成されている。
【００１７】
尚、励振用電極２４は、第１の金属膜であるクロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）が下地として形成され、第１の金属膜の上面に第２の金属膜である金（Ａｕ）が積層するように形成されている。第１の金属膜と第２の金属膜の接合力を上げるためにニッケル（Ｎｉ）を第１の金属膜と第２の金属膜の間に形成する場合もある。
【００１８】
前記圧電振動素子２０を製造する方法としては、まず平板形状の水晶ウエハの一方の主面側から、厚みすべり振動モードで所望する周波数を励振する厚みにまで厚み加工した圧電振動部２１を、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により、圧電振動部２１の周囲に枠部２２が形成され、水晶ウエハの厚みを厚さとし、集積回路素子に向かって形成されている凸部２３が一体的に形成される。
【００１９】
このような圧電振動素子２０は、枠部２３の両主面に被着されている容器体接続電極２５と後述する容器体１０の凹部空間１１内に設けられた搭載部１６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４０を介して電気的且つ機械的に接続されることによって搭載部１６に搭載される。
【００２０】
また、集積回路素子５０は、その内部に設けられた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、この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５０は、容器体１０の凹部空間１１内底面に設けられた集積回路素子搭載パッド１５に搭載されている。
【００２１】
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、前記容器体１０の一方の主面には、中央域に開口する凹部空間１１が形成されている。また、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。凹部空間１１内底面の短辺側には、前記凹部空間１１の底面より高い位置に形成される搭載部１６が設けられている。また、前記搭載部１６の上平面には圧電振動素子搭載パッド１４が設けられており、搭載部１６が設けられた部分を除く前記凹部空間１１の底面は集積回路素子搭載パッド１５が設けられている。更に、前記容器体１０の他方の主面には外部接続用電極端子１３である電源電圧端子、グランド端子、発振制御端子、発振出力端子が設けられている。
【００２２】
また、集積回路素子搭載パッド１５は、集積回路素子５０に形成されている接続パッドが電気的且つ機械的に接続され、前記容器体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のうちの発振出力端子、発振制御端子、電源電圧端子、グランド端子に電気的に接続される。
【００２３】
圧電振動素子搭載パッド１４は、圧電振動素子２０の枠部２３の両主面に被着されている容器体接続電極２５と接続されている。
また、圧電振動素子搭載パッド１４は、容器体１０の内部の配線導体（図示せず）やビアホール導体（図示せず）等を介して、集積回路素子搭載パッド１５に電気的に接続される。
【００２４】
また、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成形することによって製作され、前記蓋体３０の表面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の容器体側主面の封止用導体パターン１２に対応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３１が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。
【００２５】
尚、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、圧電振動素子搭載パッド１４、集積回路素子搭載パッド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。
【００２６】
また、容器体１０の側壁部の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の凹部空間１の開口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おり、その封止用導体パターン１２は、前記蓋体３０を、蓋体３０に形成された封止部材３１を介して、容器体１０の側壁部の頂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、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３１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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、圧電振動素子２０の凸部２２が集積回路素子３０と接触しているので、落下等の衝撃で圧電振動素子２０が集積回路素子３０に打ち付けられるようなことがなくなるため、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することが可能となる。
また、圧電発振器としては、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することができるので、発振周波数が変動することがなく、安定した発振周波数を出力することが可能となる。
仮に落下等の衝撃で圧電振動素子２０の凸部２２が集積回路素子３０に打ち付けられても、前記圧電振動素子２０の凸部２２に厚みがあるため、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することが可能となる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器を示す断面図である。
圧電振動素子２０の凸部２２の前記集積回路素子５０と接触する面には、緩衝膜２７が形成されている点で第１の実施形態と異なる。
緩衝膜２７は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂により形成されている。  このように、圧電振動素子２０の凸部２２に緩衝膜２７を形成することによって、例えば落下等による衝撃が集積回路素子５０を介して前記圧電振動素子２０の凸部２２に加えられたとしても、緩衝膜２７で緩和され、圧電振動素子２０の凸部２２の破損や欠けをより防止することが可能となる。
【００３０】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
圧電振動素子２０の凸部２２が、圧電振動素子２０の先端にあたる枠部２２の一部に直線状の凸部２２が形成されている点で第１の実施形態と異なる。
第３の実施形態することによって、凸部２２が集積回路素子３０に打ち付けられても、前記圧電振動素子２０の凸部２２に厚みがあるため、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することが可能となる。
【００３１】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
圧電振動素子２０の凸部２２が、引き出し電極２６が形成されている圧電振動部２１をはさんで対向する枠部２３の一部に直線形状で形成されている点で第１の実施形態と異なる。
第４の実施形態にすることによって、凸部２２が集積回路素子３０に打ち付けられても、前記圧電振動素子２０の凸部２２に厚みがあるため、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することが可能となる。
【００３２】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
圧電振動素子２０の凸部２２が複数個形成されている点で第１の実施形態と異なる。
第５の実施形態にすることによって、圧電振動素子の凸部２２が複数個形成されていることで、落下等の衝撃で圧電振動素子２０が集積回路素子３０に打ち付けられても衝撃を分散させることができるため、圧電振動素子２０の破損や欠けを防止することが可能となる。
【００３３】
尚、本発明は前記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、前記した第２の実施形態においては、圧電振動素子２０の凸部２２には、緩衝膜２７が形成されていることが説明されていたが、凸部２２と対向する位置にある集積回路素子の主面に緩衝膜を形成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電発振器を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る圧電発振器を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る圧電発振器を構成する圧電振動素子を示す平面図である。
【図７】従来における圧電発振器を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
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・・・圧電振動素子搭載パッド
１５・・・集積回路素子搭載パッド
１６・・・搭載部
２０・・・圧電振動素子（水晶振動素子）
２１・・・圧電振動部
２２・・・凸部
２３・・・枠部
２４・・・励振用電極
２５・・・容器体接続用電極
２６・・・引き出し電極
２７・・・緩衝膜
３０・・・蓋体
３１・・・封止部材
４０・・・導電性接着剤
５０・・・集積回路素子
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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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