JP2010178170A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電発振器が小型化された構造でも、プローブピンを当てる端子の面積を確保する圧電発振器を提供する。
【解決手段】 基板体と、前記基板体の一方の主面に設けられている
第１のキャビティー部に配置される圧電振動素子と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に配置される集積回路素子と、前記基板体の一方の主面に設けられている第１のキャビティー部の前記圧電振動素子を封止する蓋体と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に形成される複数の集積回路素子搭載パッドとを備え、前記集積回路素子搭載パッドのうちの所定の２つを前記圧電振動素子と電気的に接続された水晶端子とし、前記水晶端子を前記圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器に用いられる圧電発振器に関するものである。

従来、携帯用通信機器等の電子機器には、電子部品の一つである圧電発振器が搭載される。圧電発振器の一例として水晶発振器がある。この水晶発振器は例えば基準信号発生源又は、クロック信号発生源などとして用いられている。

従来の圧電発振器５００は、図９に示すように、圧電振動素子５２０と、発振回路および温度補償回路を構成する集積回路素子５３０と、複数の絶縁層からなる積層体であって一方の主面に前記圧電振動素子５２０を収容するための第１のキャビティー部５１１を備えると共に他方の主面に前記集積回路素子５３０を収容するための第２のキャビティー部５１２（図１０参照）を備える略矩形状の基板体５１０と、前記第１のキャビティー部５１１を気密封止するための蓋体５４０と、を備えている。
この圧電発振器５００は、前記第１のキャビティー部５１１の内底面に形成した圧電振動素子接続用電極パッド５１３に導電性接着剤（図示せず）を介して前記圧電振動素子５２０の一方端部で片持ち支持すると共に電気的な接続をした上で前記蓋体５４０により第１のキャビティー部５１１を気密封止し、前記第２のキャビティー部５１２（図１０参照）の内底面（天井面）にバンプ（図示せず）を介して前記集積回路素子５３０をフリップチップ実装した構造を有する。

また、前記第２のキャビティー部５１２には、図１０に示すように、前記基板体５１０の辺部夫々の隅側に配設する外部接続用電極端子５１５と、前記圧電振動素子５２０と電気的に接続するモニター端子５１８ａ及び５１８ｂが配置されている。また、モニター端子５１８ａ、ｂの周囲には、前記集積回路素子５３０を搭載するための集積回路素子搭載パッド５１４が配置されている。また、前記集積回路素子搭載パッド５１４のうちの２つは、前記圧電振動素子接続用電極パッド５１３と導電性接着剤（図示せず）を介して前記圧電振動素子５２０に電気的に接続されており、これを水晶端子と呼んでいる。また、前記水晶端子と前記モニター端子５１８は、通常前記基板体５１０の内部配線で電気的に接続されている。よって前記モニター端子５１８は、前記水晶端子を介して前記圧電振動素子５２０と電気的に接続されている。前記モニター端子５１８は、前記圧電振動素子５２０の電気特性を検査するための端子として利用される。この検査は、前記圧電振動素子５２０の合否判定に必要であり、この合否判定で合格となった製品にのみ集積回路素子５３０が搭載される。その実際の検査はプローブピンを前記モニター端子５１８に接触させることにより行っている。

特開２００３−１６３５４０号公報

しかしながら、従来の圧電発振器５００では、例えば外形寸法の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ程度に小型化されると集積回路素子搭載パッド５１４間に水晶端子とは別個に配置されるモニター端子５１８の面積が小さくなるため、圧電振動素子の電気特性検査をモニター端子５１８にプローブピンを当てて測定するのが困難になる恐れがある。尚、図１０においては、集積回路素子搭載パッド５１４の所定の２つの水晶端子５１７とモニター端子５１８とが別個に設けられている。集積回路素子搭載パッド５１４は、例えば、図１０の紙面に対して横方向に５個、縦方向に２個の合計１０個配置されている。これを行列的に説明すると、２行５列の配列になっている。また、モニター端子５１８は、前記集積回路素子搭載パッド５１４の行間に設けられていた。そのため圧電発振器５００が小さくなると、その第２のキャビティー部５１２に搭載できる集積回路素子５３０の面積も小さくなる。これにより、集積回路素子搭載パッド５１４の行間隔も狭くなり、その行間に配置されるモニター端子５１８の面積を大きくとることができなかった。

そこで本発明では、前記した問題を解決し、圧電発振器が小型化された構造でも、プローブピンを当てる端子の面積を確保する圧電発振器を提供することを課題とする。

本発明に係る圧電発振器は、基板体と、前記基板体の一方の主面に設けられている第１のキャビティー部に配置される圧電振動素子と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に配置される集積回路素子と、前記基板体の一方の主面に設けられている第１のキャビティー部の前記圧電振動素子を封止する蓋体と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に形成される複数の集積回路素子搭載パッドとを備え、前記集積回路素子搭載パッドのうちの所定の２つを、前記圧電振動素子と電気的に接続された水晶端子とし、前記水晶端子を前記圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子としたことを特徴とする。

また、本発明に係る圧電発振器は、上記構成において、前記圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子となる前記集積回路素子搭載パッドを対角線上に配置したことを特徴とする。

このように本発明に係る圧電発振器では、集積回路素子搭載パッドのうちの２つを圧電振動素子と電気的に接続された水晶端子とし、水晶端子を圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子としたことから、集積回路素子搭載パッド間にモニター端子を配置する必要がないため、圧電発振器が小型化された構造でも、従来の圧電発振器のように水晶端子とモニター端子を別個に配置した構造に比べ、モニター端子の面積を大きくとることができる。そのため、圧電振動素子の電気特性検査を、モニター端子にプローブピンを当てて測定することが可能となる。また、集積回路素子搭載パッドうちの２つをモニター端子とすることで、集積回路素子搭載パッドの行間にモニター端子を配置する必要がなくなり更なる圧電発振器の小型化にも対応可能となる。

さらに、本発明に係る圧電発振器では、圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子を、前記集積回路素子搭載パッドと対角線上に配置したことから、２つのモニター端子双方間に発生する浮遊容量を小さくすることも可能となる。

本発明の実施形態を示す圧電発振器の概略断面図である。 本発明の圧電発振器を外部接続用電極端子側から示した概念図である。 図２の圧電発振器の集積回路素子搭載前の状態を示す概念図である。 本発明の圧電発振器の第１の変形例を示す概念図である。 本発明の圧電発振器の第２の変形例を示す概念図である。 本発明の圧電発振器の第３の変形例を示す概念図である。 本発明の圧電発振器の第４の変形例を示す概念図である。 本発明の圧電発振器の第５の変形例を示す概念図である。 従来の圧電発振器の一形態を示す分解斜視図である。 従来の圧電発振器のモニター端子の配置を実装側から示した平面図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す圧電発振器の概略断面図である。また、図２は圧電発振器を外部接続用電極端子側から示した概念図である。図３は図２の圧電発振器の集積回路素子搭載前の状態を示す概念図である。尚、各図では、説明を明りょうにするため構成要素の一部を図示せず、また図示した構成要素の寸法も一部誇張して示している。

図１及び図２に示すように本発明の圧電発振器１００は、基板体１１０、圧電振動素子１２０、集積回路素子１３０、蓋体１４０により主に構成されている。基板体１１０は、基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ及び、第２の枠部１１０ｃにより構成されている。平面視矩形状の基板部１１０ａの一方の主面上に、第１の枠部１１０ｂが設けられ、他方の主面上に、第２の枠部１１０ｃが設けられることにより構成される。これにより、基板部１１０ａの一方の主面上には、第１のキャビティー部１１１が形成され、他方の主面上には第２のキャビティー部１１２が形成される。尚、この基板体１１０が構成される基板部１１０ａ、第１の枠部１１０ｂ及び第２の枠部１１０ｃ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。

また、図１〜図３に示すように、第１のキャビティー部１１１が形成された基板部１１０ａの一方の主面上には、２個一対の圧電振動素子接続用電極パッド１１３が設けられている。また、第２のキャビティー部１１２が形成された基板部１１０ａの他方の主面上には、例えば６個の集積回路素子搭載パッド１１４が設けられている。尚、本発明においては、集積回路素子搭載パッド１１４のうちの所定の２つは、圧電振動素子１２０と電気的に接続された水晶端子１１７となっており、前記水晶端子１１７が圧電振動素子１２０の電気特性を検査するモニター端子１１８となっている。

また、第２のキャビティー部１１２を形成する第２の枠部１１０ｃの四隅部には、圧電発振器１００を実装する際に、外部実装基板と導通固着する外部接続用電極端子１１５が設けられている。

圧電振動素子１２０は、第１のキャビティー部１１１に配置され、平面視矩形状の圧電素板と、その圧電素板の両主面中央部に設けられた励振用電極（図示せず）と、その励振用電極から圧電素板の一方の短辺端部にまで延設された引出電極（図示せず）とにより主に構成されている。このような構成の圧電振動素子１２０は、図１に示すように引出電極と、圧電振動素子接続用電極パッド１１３とを、導電性接着剤１２１により導通固着することにより第１のキャビティー部１１１内に搭載されている。

蓋体１４０は、例えば４２アロイ、コバール又はリン青銅等の金属から成る平板であり、第１の枠部１１０ｂの頂面上に第１のキャビティー部１１１を覆う形態で配置し、第１の枠部１１０ｂに接合されている。この蓋体１４０により、第１のキャビティー部１１１内は気密封止されている。

また、集積回路素子１３０は、第２のキャビティー部１１２に配置され、第２のキャビティー部１１２が形成された、基板部１１０ａの他方の主面上に形成された６個の集積回路素子搭載パッド１１４上に、金または半田等から成るバンプ１３１を介して搭載されている。尚、集積回路素子搭載パッド１１４は、第２の枠部１１０ｃに対し、例えば図３の紙面に対して横方向に３個、縦方向に２個の合計６個が配置されている。これを行列的に説明すると、２行３列の配列になっている。また、集積回路素子搭載パッド１１４の６個のうちの所定の２つは水晶端子１１７となっており、この水晶端子１１７を、圧電振動素子１２０の電気特性を検査するモニター端子１１８としている。この集積回路素子１３０内には、発振回路や温度補償回路等により構成される電子回路が設けられている。この電子回路は、圧電振動素子１２０及び、第２の枠部１１０ｃの四隅部に形成された外部接続用電極端子１１５と電気的に接続されている。

ここで本発明における集積回路素子搭載パッド１１４のうちの２つは、モニター端子１１８となっている。例えば、図３において、２つのモニター端子１１８は、集積回路素子搭載パッド１１４の中央部（行列的に説明すると２列目）に１行に１個ずつ配置されている。このようなモニター端子１１８の配置とすることは、圧電発振器１００が小さくなった構造でも、モニター端子１１８の面積を、他の集積回路素子搭載パッド１１４の面積と比べ大きくとることができる。従って、圧電振動素子１２０の電気特性検査を、集積回路素子１３０の搭載前に集積回路素子１３０がない状態で測定できるので、２つのモニター端子１１８にプローブピンを当てて容易に測定することが可能となる。

また、本発明における第１の変形例としては、図４に示すように、集積回路素子搭載パッド１１４の対角線上に、モニター端子１１８が配置された構造になっている。ここで対角線上とは、２つのモニター端子１１８の距離が最長となる配置である。このように配置することで、２つのモニター端子１１８双方間に発生する浮遊容量を小さくすることも可能となる。これにより、浮遊容量の影響を受けない安定した発振が得られる圧電発振器を得ることができる。図４に示す第１の変形例においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

さらに、本発明における第２の変形例を図５に示す。この第２の変形例における基板体１１０は、第２のキャビティー部１１２に、行列的に説明すると、２行３列の集積回路素子搭載パッド１１４のうち、１行目の中央端子をモニター端子１１８と、２行目のいずれの端の端子をモニター端子１１８とした構造となっている。第２の変形例においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

また、本発明における第３の変形例を図６に示す。この第３の変形例のおける基板体１１０は、第２のキャビティー部１１２に、行列的に説明すると、２行３列の集積回路素子搭載パッド１１４のうち、向かい合う１行目の端の端子と、２行目の端の端子とをモニター端子１１８とした構造となっている。第３の変形例においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

また、本発明における第４の変形例を図７に示す。この第４の変形例のおける基板体１１０は、第２のキャビティー部１１２に、行列的に説明すると、２行３列の集積回路素子搭載パッド１１４のうち、一方の行の隣り合う２つの端子をモニター端子１１８とした構造となっている。第４の変形例においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

また、本発明における第５の変形例を図８に示す。この第５の変形例のおける基板体１１０は、第２のキャビティー部１１２に、行列的に説明すると、２行３列の集積回路素子搭載パッド１１４のうち、一方の行の両端の端子をモニター端子１１８とした構造となっている。第５の変形例においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。また、図７、図８は行列的に説明すると、１行目に２つのモニター端子１１８を配置した構造を示しているが、２行目に２つのモニター端子１１８を配置しても構わない。以上のように本発明においては、２つのモニター端子１１８を、６個の集積回路素子搭載パッド１１４のうちのどの位置に配置しても構わないことになる。

また、上述の図３〜図８は、６個の集積回路搭載パッド１１４を行列的に説明すると、１行に３個ずつ配置された構造の２つのモニター端子１１８の配置である。これに限定されず集積回路素子搭載パッドが、行列的に説明すると、１行に４個ずつ８個配置された構造や、１行に５個ずつ１０個配置された構造、または１０個以上配置された構造も、上記と同様に本発明を適用できる。

このように本発明に係る圧電発振器１００を構成したので、集積回路素子搭載パッド１１４の所定の２つの水晶端子１１７を圧電振動素子１２０の電気特性を検査するモニター端子１１８とすることにより、圧電発振器１００が小さくなった構造でも、モニター端子１１８の面積を、他の集積回路素子搭載パッド１１４の面積と比べ大きくとることができる。そのため圧電振動素子１２０の電気特性検査をモニター端子１１８にプローブピンを当てて測定するのを容易に行うことができる。

また、本発明においては、上述のように従来の圧電発振器と比べて、集積回路素子搭載パッド１１４と水晶端子１１７，モニター端子１１８の端子総数を２個削減できる。その結果、水晶端子１１７とモニター端子１１８を接続する配線も不要にできる。よって、本発明の圧電発振器においては、余分な端子や配線を削除でき、最低限必要は端子のみで構成することができる。

また、さらに圧電発振器１００が小さくなると、横方向に３個並べた行を２行配列された集積回路素子搭載パッド１１４間に、モニター端子１１８を配置するのが困難となってくる。よって本発明のように２行に配列された集積回路素子搭載パッド１１４の一部をモニター端子１１８とすることで、２行に配列された集積回路素子搭載パッド１１４の行間に、モニター端子１１８を配置する必要がなくなり、更なる圧電発振器の小型化にも対応可能となる。例えば外形寸法の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）が１．６ｍｍ×１．２ｍｍ程度の圧電発振器にも対応可能となる。

また、圧電振動素子１２０の電気特性を検査するモニター端子１１８を、集積回路素子搭載パッド１１４の対角線上に配置できることから、２つのモニター端子１１８双方間に発生する浮遊容量を小さくすることも可能となる。

なお、前記した実施形態以外にも、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、前記実施形態に示した圧電発振器では、内部に搭載する圧電振動素子として、平面視矩形状の圧電素板の表面に励振用電極や、引出電極を設けた形態の圧電振動素子を示したが、これに限定することなく、例えば、平面視形状が円形や、音叉形の圧電素板に各種電極を設けた形態の圧電振動素子でもよく、又圧電振動素子に変えて弾性表面波素子を用いても構わない。

１００・・・圧電発振器
１１０・・・基板体
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・第１の枠部
１１０ｃ・・・第２の枠部
１１１・・・第１のキャビティー部
１１２・・・第２のキャビティー部
１１３・・・圧電振動素子接続用電極パッド
１１４・・・集積回路素子搭載パッド
１１５・・・外部接続用電極端子
１１７・・・水晶端子
１１８・・・モニター端子
１２０・・・圧電振動素子
１２１・・・導電性接着剤
１３０・・・集積回路素子
１３１・・・バンプ
１４０・・・蓋体

Claims (2)

1. 基板体と、前記基板体の一方の主面に設けられている第１のキャビティー部に配置される圧電振動素子と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に配置される集積回路素子と、前記基板体の一方の主面に設けられている第１のキャビティー部の前記圧電振動素子を封止する蓋体と、前記基板体の他方の主面に設けられている第２のキャビティー部に形成される複数の集積回路素子搭載パッドとを備え、前記集積回路素子搭載パッドのうちの所定の２つを前記圧電振動素子と電気的に接続された水晶端子とし、前記水晶端子を前記圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子としたことを特徴とする圧電発振器。
2. 前記圧電振動素子の電気特性を検査するモニター端子は、前記集積回路素子搭載パッドを対角線上に配置したことを特徴とする請求項１記載の圧電発振器。

Images