JP2011018951A - 圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を妨げることがない圧電振動片とＩＣチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器を提供する。
【解決手段】 矩形状の圧電振動片２と電子部品３と、開口部と内部収納部が形成されたベース４と、前記ベースの開口部を覆う蓋とを有し、ベースの開口部に蓋を被せて気密封止してなる圧電発振器１であって、前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載し、前記圧電振動片の一端部は導電性接合材Ｄ１を介してベースの一対の電極パッドに電気的に接合される。電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第１領域７１１と圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第２領域７１２とを有しており、前記第１領域の電極パターンには他の領域の電極パターンより肉厚に形成された肉厚部７１３を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電発振器に関する。

現在、圧電発振器では、その筐体が直方体のパッケージでベースと蓋とから構成される。そして、ベースと蓋とが接合されることで、パッケージの内部の圧電振動片やＩＣチップなどの電子部品が気密封止されている。圧電振動片は導電性樹脂接着材や導電バンプなどの導電性接合材を介してベースに電気的機械的に接合されており、ＩＣチップはワイヤボンディングやＦＣＢなどの手法により、前記圧電振動片やベースと電気的に接続されている。このような圧電発振器のうち、特許文献１に開示の圧電発振器では、ベースのキャビティ内において圧電振動片とＩＣチップなどの電子部品とを積層状態とせずに同一平面に配して当該本体筐体の高さ（厚み）を抑えることが考えられている。

特開２００７−２２８２９５号公報

しかしながら、特許文献１のように圧電振動片とＩＣチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器では、さらなる小型化のために圧電振動片の搭載領域やＩＣチップの搭載領域、圧電振動片とＩＣチップとを接続する電極パターンの形成領域を拡大させることなく構成することが求められているのが現状である。

そこで、上記課題を解決するために、小型化を妨げることがない圧電振動片とＩＣチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、矩形状の圧電振動片と電子部品と、開口部と内部収納部が形成されたベースと、前記ベースの開口部を覆う蓋とを有し、ベースの開口部に蓋を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載し、前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに電気的に接合され、前記電極パッドは内部接続用の電極パターンによって電子部品に引き出され前記圧電振動片と電子部品とがお互いに電気的に接続され、外部端子は外部接続用の電極パターンによって引き出されてなり、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第１領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第２領域とを有してなることを特徴とする。

本発明の構成によれば、前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載することで、圧電振動片と電子部品の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ライン（配線パターン等）も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い圧電発振器が得られる。厚み方向にビアなどの導電部材を介在させなくてよいので、低背化に有利な構成となる。

前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、圧電振動片の励振領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、圧電振動片の保持領域を縮小化することができる。

前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第１領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第２領域とを有しているので、前記第1領域を片持ち保持された圧電振動片の他端部の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、前記第２領域を前記枕領域に接触した後に生じる圧電振動片の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。

例えば、圧電振動片の一端部が、例えば導電性接合材のペーストを介して片持ち支持接合される場合、前記導電性接合材の硬化時の収縮によって圧電振動片の自由端側（他端部の辺）が持ち上がり、定常状態で当該自由端側（他端部の辺）と電極パターンの第１領域（枕領域）とが僅かに離間した状態（近接状態）となることがある。このような状態であっても、外的要因による衝撃を受けた際にも圧電振動片の自由端側と電極パターンの第１領域（枕領域）とが当接するだけであり、圧電振動片とベースの内部収納部の底面とは接触することはない。加えて圧電振動片の自由端側（他端部の辺）と電極パターンの第１領域（枕領域）とが当接した時に、圧電振動片の一端部と他端部の中央付近で撓みが発生する事があっても、圧電振動片の他端部の辺と直交する辺と電極パターンの第２領域（補助枕領域）とが当接するだけであり、撓みを最小限に抑え圧電振動片の破損をなくすことができる。

また、これら電極パターンの第１領域（枕領域）と第２領域（補助枕領域）は、圧電振動片と電子部品を接続する内部接続用の電極パターンか、外部端子を接続する外部接続用の電極パターンの少なくとも一方で構成されているので、専用の別部材を設けることなく電極パターンのみで構成することができる。結果として、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベースの内部収納部の搭載領域を拡大させることもない。圧電発振器の構成の簡略化と小型化が容易に行える。

また、本発明では上記構成に加えて、前記第１領域の電極パターンには他の領域の電極パターンより肉厚に形成された肉厚部を有する構成としてもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、肉厚部により圧電振動片の他端部の傾きがより一層緩和された状態で搭載することができるので、圧電振動片の搭載安定性が高まる。圧電振動片の傾きがなくなることで、圧電振動片の励振電極がベースの内部収納部に接触することがなくなり、前記励振電極を傷つけることがない。べべル形状あるいはコンベックス形状など圧電振動片の中央が肉厚に加工された圧電振動片でも、ベースの内部収納部に圧電振動片の中央部が接触することなく安定して搭載することができる。またこのような肉厚部は前記電極パターン上部に形成されたり電極パターン自身で構成されているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベースの内部収納部の搭載領域を拡大させることもない。

また、本発明では上記構成に加えて、前記電極パターンは圧電振動片の励振電極が形成された領域の下を通過しない状態で引き出してもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、前記電極パターンは圧電振動片の励振電極に接触しない位置で引き出され、前記励振電極を傷つけることがなく電極パターンと接触して特性異常を招くことがない。

また、本発明では上記構成に加えて、前記内部接続用の電極パターンのみで、前記第１領域と第２領域を設けてもよい。このような構成では上述の作用効果に加えて、圧電振動片に近接配置された内部接続用の電極パターンのみで第１領域（枕領域）と第２領域（補助枕領域）構成し、圧電振動片の周囲に内部接続用の電極パターンを配置することができるので、電極パターンの形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベースの内部収納部をより小型化するのに望ましい構成となる。

本発明によれば、小型化を妨げることがない圧電振動片とＩＣチップとを重畳させずに搭載した圧電発振器を提供することができる。

本発明の実施例１にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図。 図1の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図。 本発明の実施例１の変形例にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図。 本発明の実施例２にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図。 図４の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図。 本発明の実施例３にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図。 図６の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図。 図６のＡ−Ａ線に沿った断面図。

以下、本発明の実施形態について圧電発振器として表面実装型水晶発振器を例にしながら図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例１にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図であり、図２は図１の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図である。図３は本発明の実施例１の変形例にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図である。図４は本発明の実施例２にかかる水晶発振器の平面図であり、図５は図４の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図である。図６は本発明の実施例３にかかる水晶発振器の概略構成を示した平面図であり、図７は図６の水晶振動片とＩＣチップを搭載する前の平面図であり、図８は図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。なお同様の部分については一部同番号を付すとともに説明の一部を省略している。

本発明の実施形態にかかる水晶発振器（圧電発振器）１は、水晶振動片（圧電振動片）２と集積回路素子としてのＩＣチップ（電子部品）３と、これらを配置して保持するベース４と、ベース４と接合してベース４に配置保持した水晶振動片２とＩＣチップ３を気密封止するための図示しない蓋とを含む構成とである。

実施例１の水晶発振器１では、ベースと蓋とが接合されて本体筐体（図示省略）が成形され、図１、図２に示すように、本体筐体の内部のベース４上に水晶振動片２とＩＣチップ３とが配される。またこの時、本体筐体の内部に水晶振動片２とＩＣチップ３とを配するための配置領域であるキャビティ６（内部収納部）が形成される。このキャビティ６は、図示しない蓋とベース４により気密封止されたベース４の内部空間である。また、キャビティ６には、底面部６１が設けられ、水晶振動片２とＩＣチップ３とは底面部６１上にお互いに重畳しないように配されている。

次に、この水晶発振器の各構成について説明する。

水晶振動片２は、図１に示すように、ＡＴカットの水晶片からなり、平面視矩形上の一枚板の直方体に成形されている。この水晶振動片２の両主面には、それぞれ励振電極２３と、これらの励振電極２３を外部電極と電気的に接続するための接続電極２４と、励振電極２３を接続電極に引き出すための引出電極２５とが形成されている。そして、水晶振動片２の一端部２１は、導電性接着剤Ｄ１（本発明でいう導電性接合材）を用いてベース４（キャビティ６の底面部６１）に形成された一対の電極パッド５１，５２に対して電気機械的に接合されている。なお、励振電極２３，接続電極２４，および引出電極２５は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成され、例えば、水晶振動板側からクロム、金の順に、あるいはクロム、金、クロムの順に、あるいはクロム、銀、クロムの順に積層して形成されている。なお、本実施例で用いる導電性接着剤Ｄ１は、硬化温度が１８０度程度の導電性シリコーン系樹脂が用いられている。また、導電性接合材として導電性シリコーン系樹脂に限定されるものではなく、導電性ウレタン系樹脂などの他の樹脂であってもよく、また、金などの金属バンプであってもよい。

ＩＣチップ３は、図１に示すように、水晶振動片２とともに発振回路を構成する１チップ集積回路素子であり、底面に接続端子３１が複数形成されている。本実施例では、ＩＣチップ３にベアチップを採用している。ＩＣチップ３は、金などからなる金属バンプＢを介してベース４（キャビティ６の底面部６１）に形成された複数の電極パッド５３，５４，５５，５６，５７，５８にＦＣＢ手法などにより電気機械的に接合されている。

ベース４は、アルミナ等のセラミックとタングステン等の導電材料を適宜積層した構成からなる。このベース４は、図１，２に示すように、箱状体に形成され、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、所定形状からなる導電材料および中空を有するセラミック材料を積層して断面視略凹状に一体的に焼成されている。また、中空を有するセラミック材料は、平面視矩形状の一枚板のセラミック材料の表面外周に沿って成形されている。この中空を有するセラミック材料の上面は、蓋との接合領域４３（開口部）であり、この接合領域４３には、蓋と接合するためのメタライズ層が設けられている。ベース４の平面視四隅を含む外周には、複数のキャスタレーションＣが形成されている。キャスタレーションは、ベース４の半円弧状の切り欠き（半円弧状の凹部）が本体筐体の表面から裏面にかけて形成されている。なお、このキャスタレーションには図示しない電極パターンが形成されている。

また、図１，２に示すように、ベース４の表面であるキャビティ６の底面部６１には、水晶振動片２とＩＣチップ３とを電気的に接続するための内部接続用の電極パターン７１，７２と、外部（外部部品や外部機器）の電極とを電気的に接続するための外部接続用の電極パターン７３，７４，７５，７６とが形成されている。具体的に内部接続用の電極パターンとして、水晶振動片２と接合される電極パッド５１とＩＣチップ３の接続端子２と接合される電極パッド５５とを引き出すための電極パターン７１と、水晶振動片２と接合される電極パッド５２とＩＣチップ３の接続端子と接合される電極パッド５４とを引き出すための電極パターン７２とが形成されている。また外部接続用の電極パターンとして、ＩＣチップ３の接続端子を外部端子の１つへ引き出すための電極パターン７３と、ＩＣチップ３の接続端子を外部端子の１つへ引き出すための電極パターン７４と、ＩＣチップ３の接続端子を外部端子の１つへ引き出すための電極パターン７５と、ＩＣチップ３の接続端子を外部端子の１つへ引き出すための電極パターン７６とが形成されている。これらの電極パターン７１，７２，７３，７４，７５，７６は、ベースに搭載された水電振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されている。なお、図示していないが、ベース４の裏面には、外部（外部部品や外部機器）の電極との接続（接合）される複数の外部端子電極が形成されている。この外部端子電極には、少なくとも、Ｇｎｄ用電極と、出力用電極と、ＯＥ（Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ）用電極と、Ｖ_DD用電極等がある。

このように形成された前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうち内部接続用の電極パターン７１には、水晶振動片２の他端部２２の辺２２１の下を通過する第１領域７１１と、水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する辺２２２の下を通過する第２領域７１２とを有している。具体的に電極パターン７１のみにより電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２と他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過し、略Ｌ字形状に第１領域７１１と第２領域７１２を構成している。第１領域７１１の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７１３が形成されている。実施例１の肉厚部７１３は、電極パターン７１をメタライズで形成する際に、第１領域７１１のみを２層以上にメタライズ層を積層して構成することで、キャビティ６の底面部６１に対して３０μｍ以上の厚み差を確保して肉厚に形成することができる。この電極パターン７１は最終的にＩＣチップ３の接続端子２と接合される電極パッド５５へと引き出されている。本実施例では電極パターン７１のうち電極パッド５１と電極パッド５５を接続する端子間の領域のみに第1領域７１１と第２領域７１２、肉厚部７１３を形成しているので、電極パターン７１として必要な形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、電極パターンの簡略化と小型化に望ましい構成となる。

以上により水晶振動片２およびＩＣチップ３は端子電極から外部（外部部品や外部機器）と接続（接合）される。このような電極パッド５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８、および電極パターン７１，７２，７３，７４，７５，７６、および外部端子電極は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層（図示省略）の上部にニッケルメッキと金メッキが形成されている。

蓋は、金属材料からなり下面にろう材（図示省略）が形成されており、シーム溶接やビーム溶接、雰囲気加熱等の手法によりベース４に接合されて、蓋とベース４とによる水晶発振器の本体筐体が成形される。具体的にシーム溶接による蓋は、コバールからなるコア材に金属層としての金属ろう材が形成された平面視矩形状の一枚板構成であり、より詳しくは、例えば上面からニッケル層、コバールコア材、銅層、銀ろう層の順の多層構成である。ここでいう銀ろう層がベース２のメタライズ層と接合される。また、銀ろう層の一部がベース４のメタライズ層と接合するための溶接領域とされ、この溶接領域は蓋の平面視外周端部に沿って設定されている。蓋の平面視外形はベース２の外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。

上記した構成要件を含んだ水晶発振器１では、ベース４のキャビティ６にＩＣチップ３および水晶振動片２を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらＩＣチップ３および水晶振動片２を蓋にて被覆し、ベース４のメタライズ層と蓋の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ６内のＩＣチップ３および水晶振動片２の気密封止を行う。

なお、上記実施例１に示すものに限らず、図３（ａ）の変形例に示すように、電極パターンの一部のみが水晶振動片２の周囲に沿って形成されており、他端部２２の一短辺２２１の下を一部のみが存在する第１領域７１１と、水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する一長辺２２２の下を一部のみが存在する第２領域７１２とを構成してもよい。具体的に電極パターン７１の一部が幅広となる領域を形成するとともに、この幅広の領域のみが水晶振動片２の一長辺２２２と他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過する第１領域７１１と第２領域７１２を構成している。上記実施形態と同様に幅広の第１領域７１１の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７１３が形成されている。

また、図３（ｂ）に示す変形例に示すように、前記第1領域は水晶振動片２の他端部２２の辺２２１に沿って形成したものに限らず、水晶振動片２の角部分２２１１，２２１２に近接して形成したものとしてもよく、前記第１領域と第２領域とは別々の電極パターンに構成したものとしてもよい。具体的に電極パターン７１には、水晶振動片２の他端部２２の辺２２１の両端部の角部分２２１１，２２１２に近接する領域下を通過する第１領域７１１１，７１１２を構成し、電極パターン７２には、水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する辺２２３の下に存在する第２領域７２２を構成している。第１領域７１１１，７１１２の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７１３１，７１３２が形成されている。

また、図３（ｃ）に示す変形例に示すように、水晶振動片２の一端部２１を接合する一対の電極パッド５１，５２をＩＣチップ３に近接した位置に配置するとともに、水晶振動片２を上記実施例１に対して９０度反転させて搭載してもよい。具体的に水晶振動片２の一端部２１を接合する一対の電極パッド５１，５２をＩＣチップ３の接続端子２と接合される一対の電極パッド５５，５４に近接した位置に配置している。電極パッド５１と５５を接続する内部接続用の電極パターン７１は、電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２３の下に存在する第２領域７１２と、水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１の一端部の角部分２２１２に近接する領域下を通過する第１領域７１１を構成し、第１領域７１１の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７１３が形成されている。電極パッド５２と５４を接続する内部接続用の電極パターン７２は、電極パッド５２から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２の下に存在する第２領域７２２と、水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１の他端部の角部分２２１１に近接する領域下を通過する第１領域７２１を構成し、第１領域７２１の一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７２３が形成されている。この変形例では電極パターン７１，７２は電極パターン間の仮想中心線に対して線対称形状に構成されている。このため水晶振動片２とＩＣチップ３を接続する電極パターンによる容量が同一となり、回路設計が行いやすくより望ましい形態である。またこの変形例では水晶振動片２とＩＣチップ３を接続する電極パターン７１，７２による引き回し距離が短く形成されているので、寄生容量が減り水晶振動子側から見た発振マージンが改善されます。特に１００ＭＨｚ以上の高周波向けの水晶発振器では有利な構成となります。

また、図３（ｄ）に示す変形例に示すように、水晶振動片２の一端部２１を接合する一対の電極パッド５１，５２をＩＣチップ３から離隔した位置に配置するとともに、水晶振動片２を上記実施例１に対して−９０度反転させて搭載してもよい。また肉厚部として絶縁膜により構成してもよい。具体的に水晶振動片２の一端部２１を接合する一対の電極パッド５１，５２をＩＣチップ３の接続端子２と接合される一対の電極パッド５５，５４から離隔した位置に配置している。電極パッド５１と５５を接続する内部接続用の電極パターン７１は、電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２の下に存在する第２領域７１２と、水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１の一端部の角部分２２１１に近接する領域下に沿って屈曲するように通過する第１領域７１１を構成し、最終的に電極パッド５５に接続されている。第１領域７１１の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部７１３が形成されている。電極パッド５２と５４を接続する内部接続用の電極パターン７２は、電極パッド５２から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２３の下に存在する第２領域７２２と、水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１の他端部の角部分２２１２に近接する領域下に沿って屈曲するように通過する第１領域７２１を構成し、最終的に電極パッド５４に接続されている。第１領域７２１の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部７２３が形成されている。この変形例では電極パターン７１，７２は電極パターン間の仮想中心線に対して線対称形状に構成されている。このため水晶振動片２とＩＣチップ３を接続する電極パターンによる容量が同一となり、回路設計が行いやすくより望ましい形態である。またこの変形例では肉厚部７１３，７２３電極パターン７１，７２の上部に絶縁膜が積層されているので、水晶振動片２に形成された励振電極２３と電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もなく、電気的不発振に至らない構成とできる。

上記実施例１により、ベース４の底面部６１に水晶振動片２とＩＣチップ３とがお互いに重畳しないように搭載することで、水晶振動片２とＩＣチップ３の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ラインである内部接続用の電極パターン７１，７２も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い水晶発振器が得られる。

水晶振動片２の一端部は導電性接着Ｄ１を介してベース４の一対の電極パッド５１，５２に片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、水晶振動片２の励振電極２３の領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、水晶振動片２の保持領域を縮小化することができる。

内部接続用の電極パターン７１により電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２と他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過し、略Ｌ字形状に第１領域７１１と第２領域７１２を構成しており、第１領域７１１一部には同じ電極パターン材料からなる膜が矩形状に積層され肉厚部７１３が形成されているので、第１領域７１１の肉厚部７１３を片持ち保持された水晶振動片２の他端部２２の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第２領域７１２を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片２の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片２の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第１領域７１１の肉厚部７１３（枕領域）と第２領域７１２（補助枕領域）は、内部接続用の電極パターン７１，７２か、外部接続用の電極パターン７３，７４，７５，７６の少なくとも一方の電極パターン上部に形成されたり、電極パターン自身で構成されたりしているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース４のキャビティ６（内部収納部）の搭載領域を拡大させることもない。

また、実施例１では電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３に接触しない位置で引き出され、励振電極２３を傷つけることがない。励振電極２３とパターン７１〜７６とが接触して特性異常を招くこともない。

また、実施例１では水晶振動片２に近接配置された内部接続用の電極パターン７１のみで第１領域７１１の肉厚部７１３（枕領域）と第２領域７１２（補助枕領域）構成し、水晶振動片２の周囲に内部接続用の電極パターン７１を配置することができるので、電極パターン７１の形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベース４のキャビティ６（内部収納部）をより小型化するのに望ましい構成となる。

また、実施例１では肉厚部７１３は電極パターン７１１の上部に同じ電極パターン膜が積層されているので、電極パターン７１と同材質のもので肉厚に形成された枕領域を一体形成することができるので、枕領域をベース４のキャビティ６（内部収納部）の他の領域に拡大することなく、電極パターン７１上部の任意の位置、任意の領域で容易かつ安定した状態で枕領域を形成することができる。

また、上記した実施例１や変形例では、前記内部接続用の電極パターン７１，７２のみで、前記第１領域と第２領域を設けた実施例を開示している。そこで、図４、図５に示す実施例２では、前記第１領域を外部接続用の電極パターン７４により構成するとともに、前記第２領域を内部接続用の電極パターン７１により構成している。具体的には、電極パターン７４には、水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過する第１領域７４１を構成し、電極パターン７１には、水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する辺２２２の下を通過する第２領域７１２を構成している。なお電極パターン７１は電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２の下を通過し、励振電極２３の形成領域の下と電極パターン７４の間を通って電極パッド５５へと延出されている。第１領域７４１の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部７４３が形成されている。なお、上記実施例と同様の構成は同番号を付すとともに詳細な説明については省略している。

上記実施例２により、第１領域を外部接続用の電極パターン７４により構成するとともに、前記第２領域を内部接続用の電極パターン７１により構成している。具体的には、外部接続用の電極パターン７４により水晶振動片２の他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過する第１領域７４１を構成し、内部接続用の電極パターン７１により水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する辺２２２の下を通過する第２領域７１２を構成し、第１領域７４１の一部にはアルミナなどの絶縁膜が矩形状に積層され肉厚部７４３が形成されているので、第１領域７４１の肉厚部７４３を片持ち保持された水晶振動片２の他端部２２の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第２領域７１２を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片２の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片２の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第１領域７４１の肉厚部７４３（枕領域）と第２領域７１２（補助枕領域）は、内部接続用の電極パターン７１，７２か、外部接続用の電極パターン７３，７４，７５，７６の少なくとも一方の電極パターン上部に形成されたり、電極パターン自身で構成されたりしているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース４のキャビティ６（内部収納部）の搭載領域を拡大させることもない。なお、実施例２のように複数の電極パターン７１，７４が並列に水晶振動片２の下を通過する構成では、第１領域に位置する電極パターン７４を他方の電極パターン７１より肉厚に形成して、この電極パターン７１と水晶振動片２とが接触しないように構成することが望ましい。

また、実施例２では電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３に接触しない位置で引き出され、励振電極２３を傷つけることがない。励振電極２３とパターン７１〜７６とが接触して特性異常を招くこともない。

また、実施例２では肉厚部７４３は電極パターン７４の上部に絶縁膜が積層されているので、水晶振動片２に形成された励振電極２３と電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もない。このような枕領域はベース４のキャビティ６（内部収納部）の他の領域に拡大することなく、電極パターン７４上部の任意の位置、任意の領域で容易かつ安定した状態で枕領域を形成することができる。

実施例３の水晶発振器１では、ＩＣチップの電気的な接続をワイヤボンディングにより実施している点が上記実施例と異なっており、これに伴ってベースのキャビティ（内部収納部）６の構成も異なっている。すなわち、図６、図７、図８に示すように、キャビティ６には、底面部６１とこの底面部６１より上層となる第２底面部６２が設けられ、水晶振動片２は第２底面部６２の上に、ＩＣチップ３は底面部６１の上にお互いに重畳しないように配され、ＩＣチップ３と接続されるワイヤＷは第２底面部６２上で接続されている。以下、実施例３に特有の各構成についてのみ説明するとともに、上記実施例と同様の構成については同番号を付すとともに説明の一部については省略している。

水晶振動片２の一端部２１は、図６に示すように、導電性接着剤Ｄ１（本発明でいう導電性接合材）を用いてベース４（キャビティ６の第２底面部６２）に形成された一対の電極パッド５１，５２に対して電気機械的に接合されている。

ＩＣチップ３は、図６に示すように、水晶振動片２とともに発振回路を構成する１チップ集積回路素子であり、上面に接続端子３１が複数形成されている。本実施例では、ＩＣチップ３にベアチップを採用している。ＩＣチップ３は、高硬化性接合材Ｄ２によりベース４（キャビティ６の底面部６１）に機械的に接合される。なお、本実施例では、高硬化性接合材Ｄ２として硬化温度が２９０度程度のポリイミド系樹脂を用いている。また、高硬化性接合材Ｄ２としてポリイミド系樹脂が好ましいがポリイミド系樹脂に限定されるものではなく、エポキシ系樹脂（銀ペースト）であってもよい。そして、ＩＣチップ３の複数の接続端子３１は、金などのワイヤＷを用いてベース４（キャビティ６の第２底面部６２）に形成された複数の電極パッド５３，５４，５５，５６，５７，５８に電気的に接続されている。なお、本実施例３のように水晶振動片２とＩＣチップ３とを重畳させず、かつ水晶振動片２とＩＣチップ３の間に段差部（底面部６１と第２底面部６２によって生じる段差）を有する水晶発振器では、ベース４のキャビティ６の第２底面部６２の上面位置がＩＣチップ３の上面位置より低くなるように構成するとよい。すなわち図８に示すように、底面部６１の深さと第２底面部６２の深さをＩＣチップの厚みを考慮して、第２底面部６２の上面位置がＩＣチップ３の上面位置より低くなるように構成することで、水晶発振器全体としての製品高さを低く設定でき実施する上で好ましい形態となる。また実施例３のような形態ではワイヤＷの頂点の高さも考慮することがさらに望ましい。つまりワイヤＷの頂点位置が水晶振動片２の下面位置より高くなるように構成する。

また、図６，７に示すように、ベース４の表面であるキャビティ６の第２底面部６２には、水晶振動片２とＩＣチップ３とを電気的に接続するための内部接続用の電極パターン７１，７２と、外部（外部部品や外部機器）の電極とを電気的に接続するための外部接続用の電極パターン７３，７４，７５，７６とが形成されている。これらの電極パターン７１，７２，７３，７４，７５，７６は、ベースに搭載された水電振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されている。なお、図示していないが、ベース４の裏面には、外部（外部部品や外部機器）の電極との接続（接合）される複数の外部端子電極が形成されている。この外部端子電極には、少なくとも、Ｇｎｄ用電極と、出力用電極と、ＯＥ（Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ）用電極と、Ｖ_DD用電極等がある。

このように形成された前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうち内部接続用の電極パターン７１には、水晶振動片２の他端部２２の辺２２１の下を通過する第１領域７１１と、水晶振動片２の他端部２２の辺と直交する辺２２２の下を通過する第２領域７１２とを有している。具体的に電極パターン７１のみにより電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２と他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過し、略Ｌ字形状に第１領域７１１と第２領域７１２を構成している。この電極パターン７１は最終的にＩＣチップ３の接続端子２と接合される電極パッド５５へと引き出されている。

以上により水晶振動片２およびＩＣチップ３は端子電極から外部（外部部品や外部機器）と接続（接合）される。このような電極パッド５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８、および電極パターン７１，７２，７３，７４，７５，７６、および外部端子電極は、例えばタングステンやモリブデンのメタライズ層（図示省略）の上部にニッケルメッキと金メッキが形成されている。

上記した構成要件を含んだ水晶発振器１では、ベース４のキャビティ６にＩＣチップ３および水晶振動片２を配してそれぞれ上記したように電気機械的に接合し、これらＩＣチップ３および水晶振動片２を蓋にて被覆し、ベース４のメタライズ層と蓋の銀ろう層の一部とを溶融硬化させて接合させ、キャビティ６内のＩＣチップ３および水晶振動片２の気密封止を行う。

上記実施例３により、ベース４の第２の底面部６２に水晶振動片２、底面部６１にＩＣチップ３がお互いに重畳しないように搭載することで、水晶振動片２とＩＣチップ３の搭載位置を近接することができ、お互いを接続ラインである内部接続用の電極パターン７１，７２も短くすることができるので不要ノイズの影響がないより性能の高い水晶発振器が得られる。

水晶振動片２の一端部は導電性接着Ｄ１を介してベース４の一対の電極パッド５１，５２に片持ち支持され電気的機械的に接合されることで、水晶振動片２の励振電極２３の領域をより広く設定し、直列共振抵抗を改善したり、周波数可変量を広くすることができる。また、片持ち保持することで、水晶振動片２の保持領域を縮小化することができる。

内部接続用の電極パターン７１により電極パッド５１から水晶振動片２の周囲に沿って一長辺２２２と他端部２２の一短辺２２１端部の下を通過し、略Ｌ字形状に第１領域７１１と第２領域７１２を構成されているので、第１領域７１１を片持ち保持された水晶振動片２の他端部２２の傾きを位置規制する枕領域として機能させることができ、第２領域７１２を前記枕領域に接触した後に生じる水晶振動片２の撓みを抑制する補助枕領域として同時機能させることができる。結果として、水晶振動片２の破損をなくし耐衝撃性能を格段に高めることができる。これら電極パターンの第１領域７１１（枕領域）と第２領域７１２（補助枕領域）は、内部接続用の電極パターン７１，７２か、外部接続用の電極パターン７３，７４，７５，７６の少なくとも一方の電極パターン自身で構成されているので、電極パターンの形成領域以外に拡大して形成する必要もなく、ベース４のキャビティ６（内部収納部）の搭載領域を拡大させることもない。

また、実施例３では電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているので、電極パターン７１〜７６は水晶振動片２の励振電極２３に接触しない位置で引き出され、励振電極２３を傷つけることがない。励振電極２３とパターン７１〜７６とが接触して特性異常を招くこともない。

また、実施例３では水晶振動片２に近接配置された内部接続用の電極パターン７１のみで第１領域７１１（枕領域）と第２領域７１２（補助枕領域）構成し、水晶振動片２の周囲に内部接続用の電極パターン７１を配置することができるので、電極パターン７１の形成領域拡大をなくしたより最適なパターン設計が行え、ベース４のキャビティ６（内部収納部）をより小型化するのに望ましい構成となる。

なお、上記各実施例における第１領域と第２領域は複数箇所に形成してもよく、上記第２領域は二つの長辺２２２，２２３の両方に形成してもよい。また上記各実施例では電極パターン７１，７２，７３，７４，７５，７６は、ベースに搭載された水電振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されているが、前記励振電極２３と対向して配置される電極パターンがお互いに同電位であれば、当該電極パターンは水晶振動片２の励振電極２３が形成された領域の下を通過して引き出してもよい。このような構成では外的要因による衝撃を受け、水晶振動片２に形成された励振電極２３と前記電極パターンとが電気的に接続されることがなくなり、短絡の危険性もなく、接触しても電気的に発振停止を招くことがない。

本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均など範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、水晶発振器などの圧電発振器に適用できる。

１ 表面実装型水晶発振器
２ 水晶振動片
３ ＩＣチップ
４ ベース
Ｄ１ 導電性接着剤
Ｄ２ 高硬化性接合材
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 矩形状の圧電振動片と電子部品と、開口部と内部収納部が形成されたベースと、前記ベースの開口部を覆う蓋とを有し、ベースの開口部に蓋を被せて気密封止してなる圧電発振器であって、
   前記ベースの内部収納部の底面部に前記圧電振動片と電子部品とがお互いに重畳しないように搭載し、前記圧電振動片の一端部は導電性接合材を介してベースの一対の電極パッドに電気的に接合され、
   前記電極パッドは内部接続用の電極パターンによって電子部品に引き出され前記圧電振動片と電子部品とがお互いに電気的に接続され、
   外部端子は外部接続用の電極パターンによって引き出されてなり、
   前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺の下を通過する第１領域と、前記内部接続用の電極パターンと前記外部接続用の電極パターンのうちの１つ以上が圧電振動片の他端部の辺と直交する辺の下を通過する第２領域とを有してなることを特徴とする圧電発振器。
2. 前記第１領域の電極パターンには他の領域の電極パターンより肉厚に形成された肉厚部を有することを特徴とする特許請求項１記載の圧電発振器。
3. 前記電極パターンは圧電振動片の励振電極が形成された領域の下を通過しない状態で引き出されてなることを特徴とする特許請求項１または特許請求項２記載の圧電発振器。
4. 前記内部接続用の電極パターンのみで、前記第１領域と第２領域を設けたことを特徴とする特許請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の圧電発振器。

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