圧電振動子モジュール
【課題】周波数調整を容易に行うことができる圧電振動子モジュールを提供する。
【解決手段】一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、前記パッケージには前記調整回路および前記圧電振動片に接続された外部端子を設け、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする。
【解決手段】一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、前記パッケージには前記調整回路および前記圧電振動片に接続された外部端子を設け、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電振動子に係り、特に周波数の調整を可能とした圧電振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振周波数の調整を容易に行うことができる圧電振動子として、特許文献１に開示されているようなものが知られている。特許文献１に開示されている圧電振動子は、圧電振動片と、これを収容するパッケージを備えることを基本構成とし、前記パッケージにコンデンサブロック（負荷容量ブロック）を設けたことを特徴とするものである。具体的には、図７に示すようにパッケージ１の底面、あるいは底面を構成する基板内部に、負荷容量素子であるコンデンサ素子２ａ〜２ｈを形成している。前記コンデンサ素子２ａ〜２ｈを構成する一方の電極を前記圧電振動片に接続された外部端子３ａ，３ｄへ接続し、他方の電極をＧＮＤ（接地）電極として設けられた外部端子３ｂ，３ｃへと接続する。そして、コンデンサ素子２ａ〜２ｈと各外部端子３ａ〜３ｄとを接続する電極パターンのうち、少なくとも前記一方の電極と前記圧電振動片（不図示）に接続された外部端子３ａ，３ｄとを接続する電極パターンの一部をパッケージ１の外部に露出させるという特徴を持つものである。
【０００３】
このような構成の圧電振動子によれば、周波数調整を行うに際し、パッケージの外部に露出させた電極パターンの一部をカットするだけで良く、発振周波数の調整を容易に行うことができる。また、周波数調整のために、チップコンデンサ等を用意し、圧電振動子における外部端子間に選択的に接続するといった手間や、必要とされるチップコンデンサの在庫を管理する等といった手間、コストを削減することができる。
【特許文献１】特開２００７−２８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構成の圧電振動子によれば確かに、上記のような効果を奏することができ、小型で高精度な圧電振動子として有用なものであったということができる。
【０００５】
しかし、各デバイスの小型化、薄型化、および高精度化が進む現在では、パッケージ表面、あるいは内部にコンデンサ素子を形成するといった特許文献１のような構成では、次のような問題が生ずることとなる。すなわち、小型化のためにパッケージサイズを小さくした場合には、形成可能なコンデンサ素子の数を少なく、あるいはコンデンサ素子単体の容量を小さくする必要が生じ、高精度化の意図に沿うことが困難となる。換言すると、高精度化のためにコンデンサ素子の数を増やした場合には、圧電振動子の小型化ができなくなってしまうといった問題が生ずるのである。また、特許文献１では、電極パターンをカットする手法としてレーザを用いることが開示されているが、レーザによる電極パターンのカットは、当該工程に係る時間が長く、コストも高いため生産性の向上に不向きであるといった問題も生ずる。
【０００６】
そこで本発明では、周波数調整を容易に行うことができ、小型化、高精度化に適し、かつ調整に要する時間を短くし、コストを下げることのできる圧電振動子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、圧電振動片と、容量素子および接続切替部を備え前記圧電振動片に接続された複数の容量ユニットが形成された調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージと、を備えた圧電振動子モジュールであって、調整信号入力端子と、前記接続切替部の接続状態を短絡又は開放とする電圧を印加するための書込み電圧印加端子とが、前記パッケージに形成され、前記調整信号入力端子から入力された調整信号に基づいて前記複数の接続切替部から所望の前記接続切替部を選択すると共に、選択された前記接続切替部と前記書込み電圧印加端子との間を接続する前記書込み信号処理部を、前記調整回路に形成したことを特徴とする。このような構成の圧電振動子モジュールによれば、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、前記パッケージには、前記圧電振動片における一方の支持電極と接続された第１の外部端子と、前記圧電振動片における他方の支持電極と接続された第２の外部端子と、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用外部端子と、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量ユニットの選択的付加または切り離しを行うための書込み用外部端子とを設け、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とするものであっても良い。このような構成の圧電振動子モジュールによれば、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。また、調整回路を１チップに集積化してパッケージに収容する構成としたため、モジュール全体としての小型化を図ることができる。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を収容すると共に前記支持電極と電気的に接続された外部端子を設けたパッケージと、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記パッケージに設けられた一方の外部端子または他方の外部端子に接続した調整回路と、少なくとも前記調整回路を封止する樹脂モールド部とを備え、前記樹脂モールド部には、前記パッケージに設けられた一方の外部端子と接続された第１の実装用リードフレームと、前記パッケージに設けられた他方の外部端子と接続された第２の実装用リードフレームと、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用リードフレームと、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量素子の選択的付加または切り離しを行うための書込み用リードフレームとを設け、前記書込み用リードフレームの少なくとも一部を前記樹脂モールド部から露出させると共に、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とするものであっても良い。このような特徴を有する圧電振動子モジュールであっても、上記構成の圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。すなわち、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。また、調整回路を１チップに集積化してパッケージに収容する構成としたため、モジュール全体としての小型化を図ることができる。
【００１０】
上記のような構成の圧電振動子モジュールでは、前記パッケージを封止する蓋体を前記書込み用外部端子の１つとして設定しても良い。このような構成とすることで、外部端子の数を増やすことができるため、圧電振動子モジュールに対して入力可能な制御信号の数を増やすことができる。よって圧電振動子モジュールの機能性を高めることが可能となる。
【００１１】
また、上記のような構成の圧電振動子モジュールにおいて、前記容量ユニットは、容量素子と、当該容量素子に直列に接続された接続切替部とから成り、入力信号の入力により前記接続切替部の接続状態を切り替えて、前記圧電振動片と前記接地用外部端子または接地用リードフレームとを前記容量素子を介して電気的に接続する構成とすると良い。このような構成とすることで、初期状態で圧電振動片に付与されている負荷容量を小さなものとすることができる。このため、負荷容量が大きすぎることに起因して圧電振動子に発振不良が生ずるといったことが無い。
【００１２】
また、前記書き込み用外部端子または前記書き込み用リードフレームは、前記複数の容量ユニットの中から所望する容量ユニットを選択するための信号を入力するための調整信号入力端子または調整信号入力リードフレームと、選択された容量ユニットに対して前記接続切替部の接続状態を切り替える信号を入力するための書込み電圧印加端子または書込み電圧印加リードフレームとより構成され、前記調整回路は、前記書込み電圧印加端子または前記書込み電圧印加リードフレームと所望された容量ユニットとの間を切り替え接続する切替手段と、前記調整信号入力端子または前記調整信号入力リードフレームから入力された選択信号に基づいて前記切替手段に対して切替信号を出力する調整信号処理手段とを備えるものとすることができる。このような構成とすることで、圧電振動子の外部からの信号入力のみにより、調整回路内部に備えられた容量ユニットを選択し、容量値の増大を図ることができる。
【００１３】
また、上記特徴を有する圧電振動子モジュールでは、前記接続切替部をアンチヒューズ素子とすることが望ましい。接続切替部をアンチヒューズ素子とすることにより、構成を簡単化することができる。また、容量素子の接続状態を維持するための電源を不要とすることができる。
【００１４】
また、前記接続切替部は電源供給端子を備え、前記容量素子の他端にソースを接続し、ドレインを接地用外部端子または接地用リードフレームに接続したトランジスタと、前記トランジスタを動作させるための電源部と、前記電源部と前記接地用外部端子または前記接地用リードフレームとの間に、前記トランジスタと並列に配置したヒューズ素子を備え、前記電源部と前記ヒューズ素子とを接続するラインを前記トランジスタのゲートに接続する構成としても良い。接続切替部をこのような構成とした場合であっても、調整により容量値を増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の圧電振動子モジュールに係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図２を参照して本発明の圧電振動子モジュールに係る第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電振動子モジュール１０は、圧電振動片２０と、調整回路３０、およびこれらを収容するパッケージ５０を基本として構成される。
【００１６】
前記圧電振動片２０は図３に示すように、圧電基板に対して励振電極２０ａ１，２０ａ２、支持電極２０ｂ１，２０ｂ２、および接続電極２０ｃ１，２０ｃ２等の励振パターンを形成することで構成される。なお、前記励振電極２０ａ１，２０ａ２とは圧電基板に振動を励起させるために当該基板の両主面に配置される電極であり、前記支持電極２０ｂ１，２０ｂ２とは圧電基板を支え、実装先の端子と圧電基板との電気的導通を図るための電極であり、前記接続電極２０ｃ１，２０ｃ２は前記励振電極２０ａ１，２０ａ２と前記支持電極２０ｂ１，２０ｂ２とをそれぞれ電気的に接続する電極である。
【００１７】
前記圧電基板は、圧電現象を奏する素子片であれば良く、例えば水晶（SiO2）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等のような単結晶素子から成るものと、チタン酸バリウム（BaTiO3）のような他結晶セラミック素子などを挙げることができる。また、素子片の形態も、その振動形態や周波数帯などにより、矩形平板型のものや音叉型のものなど種々選択することができる。このように、圧電振動片は、その用途や特性、コスト等を考慮して、材質や形態、カット角等を選択すると良い。例えば、雰囲気温度に対する周波数特性（周波数温度特性）を重視する場合などには、圧電振動片２０としてＡＴカット水晶振動片を採用すると良い。
【００１８】
前記調整回路３０は、図１に示すように、少なくとも書込み信号処理部４０と、前記圧電振動片２０に接続される容量素子群を有する。なお、容量素子群は本実施形態の場合、圧電振動片２０の一方側に備えられる可変容量部４２と、圧電振動片２０の他方側に備える容量素子４８とに分けることができる。
【００１９】
前記書込み信号処理部４０には、調整信号処理手段４０ａと、切替手段４０ｂとが構成されている。前記調整信号処理手段４０ａは、詳細を後述する調整信号入力パッド３４（３４ａ〜３４ｄ）から入力される信号の入力パターンに基づき、１の切替信号を出力する回路である。
【００２０】
また、前記切替手段４０ｂは、調整信号処理手段から入力された切替信号に対応した容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐのいずれか）と、詳細を後述する書込み用電圧印加パッド３６とを接続する回路である。
【００２１】
また、前記可変容量部４２には、容量素子４５（４５Ａ〜４５Ｐ）と接続切替部４６（４６Ａ〜４６Ｐ）とを直列に接続した容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐ）が複数、並列に設けられている。前記容量素子４５はコンデンサであれば良く、接続切替部４６はアンチヒューズ素子であれば良い。なお、容量素子４８についても、コンデンサとすることができる。また、容量ユニット４４に設けられる容量素子４５Ａ〜４５Ｐは、周波数調整量に応じた種々の容量を持つものであっても良いし、同一容量のものを複数配置するものであっても良い。
【００２２】
上記のような構成要素を有する調整回路３０には、圧電振動片２０の一方側に接続された第１の振動片パッド３２ａ、圧電振動片２０の他方側に接続された第２の振動片パッド３２ｂ、接地パッド３８、書込み電圧印加パッド３６、および１つ以上（本実施形態では４つ）の調整信号入力パッド３４（３４ａ〜３４ｄ）が備えられている。そして、前記可変容量部４２の一端は第１の振動片パッド３２ａへ接続され、他端は接地パッド３８へと接続されている。また、前記容量素子４８の一端は第２の振動片パッド３２ｂへ接続され、他端は接地パッド３８へと接続されている。また、前記調整信号処理手段４０ａにおける入力側端部は調整信号入力パッド３４へ接続され、前記切替手段４０ｂの入力側端部は書込み用電圧印加パッド３６へ接続されている。
【００２３】
本実施形態では、上記のような構成の調整回路３０を集積化し、１チップの半導体素子（ＩＣ）で構成している。そして、上述した各入出力パッド（第１の振動片パッド３２ａ、第２の振動片パッド３２ｂ、接地パッド３８、書込み電圧印加パッド３６、および調整信号入力パッド３４）は、ＩＣの表面に設けることで、外部から導通を図ることができるようにしている。
【００２４】
前記パッケージ５０は本実施形態の場合、パッケージベース５４とリッド５２とより構成される。前記パッケージベース５４は、上述した圧電振動片２０や調整回路３０を収容するキャビティ７４を有する箱体であり、構成材料としては、耐湿性の高い絶縁材料であることが望ましい。例えばセラミックスなどである。なお、前記キャビティ７４の形状は特に限定するものでは無いが、実施形態の場合、前記圧電振動片２０と前記調整回路３０を積層配置するために階段状に形成し、それぞれの床部（第１床部５６〜第３床部６０）に実装領域を確保するようにしている。圧電振動片２０と調整回路３０を積層配置することにより、両者を１平面に並列的に配置する場合に比べ、パッケージベース５４のダイサイズを小さくすることができるからである。
【００２５】
また、パッケージベース５４には、内部端子６２ａ〜６２ｄ，６４ａ〜６４ｄ，６６ａ，６６ｂと外部端子６８ａ〜６８ｄ，６９ａ〜６９ｄとが設けられている。前記内部端子６２ａ〜６２ｄ，６４ａ〜６４ｄ，６６ａ，６６ｂは、上述したキャビティ７４内部に設けられ、上述した圧電振動片２０や調整回路３０を実装する際に使用される。また、前記外部端子６８ａ〜６８ｄ，６９ａ〜６９ｄは、パッケージベース５４の外周、例えば底面や側壁に設けられる端子であり、スルーホールや電極パターン等を介して前記内部端子と電気的に接続されている。内部端子と外部端子との接続関係の具体例としては、内部端子６６ｂと外部端子（第１の振動片端子）６８ｂ、内部端子６６ａと外部端子（第２の振動片端子）６８ｃ、内部端子６２ｄと外部端子（接地端子）６８ｄ、内部端子６４ａ〜６４ｄと外部端子（調整信号入力端子）６９ａ〜６９ｄといったものを挙げることができる。なお、内部端子６２ｃは、電極パターンおよびスルーホールを介してパッケージベース５４におけるリッド５２接続面に電気的に引き回されている。また、内部端子６２ａ，６２ｂはそれぞれ、内部端子６６ａ，６６ｂに電気的に接続されている。
【００２６】
前記リッド５２は、箱体として形成された前記パッケージベース５４における上部開口部を封止する蓋体である。その形状は特に限定されるものでは無く、前記上部開口部を封止可能な平板であれば良い。また、本実施形態の場合、当該リッド５２を外部端子の１つとして利用することとなるため、導電性を有する材質により構成することとする。詳細には、上述したパッケージベース５４と熱膨張率（線膨張率）が近似するものであると良く、パッケージベース５４をセラミックスで構成した場合コバールなどの合金により構成すると良い。
【００２７】
上記のように構成されたパッケージベース５４とリッド５２との接合は、低融点金属（例えばコバール）で構成されたシームリング７２を介して成されるため、導電性を有するリッド５２と内部端子６２ｃとが電気的に接続されることとなる。よって、リッド５２はパッケージ５０において外部端子（書込み電圧印加端子）としての働きを持つこととなる。
【００２８】
上記のような調整回路３０及び圧電振動片２０は上述したように、それぞれパッケージ５０におけるキャビティ７４に収容される。具体的には、前記調整回路３０は、接着剤等（不図示）を介してパッケージベース５４における低床部である第１床部５６に搭載される。その後、金属ワイヤ（例えば金線）７６により、能動面に配された各パッドとキャビティ７４内における第２床部５８に配置された内部端子とをそれぞれ接続されることで実装状態を確保する。具体的には、調整回路３０における第１の振動片パッド３２ａと内部端子６２ａ、第２の振動片パッド３２ｂと内部端子６２ｂ、接地パッド３８と内部端子６２ｄ、調整信号入力パッド３４ａ〜３４ｄと内部端子６４ａ〜６４ｄ、書込み用電圧印加パッド３６と内部端子６２ｃのように接続される。
【００２９】
また、前記圧電振動片２０は、第３床部６０に形成された内部端子６６ａおよび内部端子６６ｂに実装される。なお、内部端子６６ａ，６６ｂに対する圧電振動片２０の実装は、導電性接着剤２２により、圧電振動片２０に形成された支持電極と、キャビティ７４内に形成された内部端子６６ａ，６６ｂとを接続すれば良い。
【００３０】
上記のような構成の圧電振動子モジュール１０では、まず、第１の振動片端子６８ｂおよび第２の振動片端子６８ｃに検査用プローブ等を接触させて圧電振動片２０の周波数測定を行う。測定した周波数と目標とする周波数とを比較し、ズレ量に応じて必要とされる容量値を算出する。
【００３１】
調整回路３０の内部に形成された可変容量部４２に形成した容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐにおける容量素子４５Ａ〜４５Ｐの中から、あるいは当該容量素子４５Ａ〜４５Ｐの組合わせから、前記ズレ量を補うのに必要な容量値を満足するもの、あるいは満足する組合わせを選択し、当該容量素子が接続された容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐのいずれかを選択する。
【００３２】
容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐの選択は、パッケージの側壁に設けた４つの調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄに対する信号の入力パターンによって成される。調整信号は、調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄのそれぞれに０または１、すなわち信号が入力されているか否かの入力パターンが入力されることにより定まる４ビットのデータである（表１参照）。
【表１】
【００３３】
上記のような入力パターンは、調整回路における調整信号入力パッド３４ａ〜３４ｄを介して書込み信号処理部４０の調整信号処理手段４０ａに入力される。調整信号処理手段４０ａでは、入力パターンに応じた４ビットの信号を切替手段へ出力する。４ビットの信号が入力された切替手段４０ｂは、入力された信号に対応した容量ユニット４４に接続されたラインと書込み用電圧印加パッド３６に接続されたラインとが接続されるように入力経路の切り替えを行う。
【００３４】
切替手段４０ｂによる接続先の容量ユニット４４の選択（ラインの切り替え）が成された後、書込み電圧印加端子（実施形態ではリッド５２）に対して高電圧（アンチヒューズ素子に対応した書込み電圧相当の電圧）の信号を入力することにより、選択された容量ユニット４４における接続切替部（本実施形態ではアンチヒューズ素子）の接続状態が開放から短絡に変化する。
【００３５】
これにより、圧電振動片２０の一方側に接続された容量が増え、圧電振動子モジュール１０としての周波数が低下する。なお、前述した切替手段４０ｂによる容量ユニット４４の選択と高電圧信号の印加とを複数回繰返して行うことにより、複数の容量ユニット４４の接続切替部の接続状態を切替えることができる。
【００３６】
このような構成の圧電振動子モジュール１０によれば、複数の容量素子４５Ａ〜４５Ｐを１チップに集積化して可変容量部４２内に設けるようにしたことで、容量素子の数を増やして周波数の調整幅を増加させた場合であっても、容量素子を構成する面積が増加することが無い。よって、パッケージサイズ、すなわち圧電振動子モジュール１０の小型化が可能となる。また、容量値の付加（周波数の調整）は、外部端子（調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄ）に対する信号の入力と、書込み電圧印加端子（リッド５２）に対する書込み電圧信号の入力のみで行うことができるため、レーザ等による電極パターンの溶断に比べて調整に要する時間を短縮させることができる。また、レーザ照射機等の装置も不要となるため、コストも低減することができる。
【００３７】
また、従来では、パッケージ５０の一部に容量素子を形成したり、レーザによりカットする電極パターンの一部をパッケージの外周に露出させる必要があったために、専用のパッケージを製造する必要があった。しかしながら本実施形態に係る圧電振動子モジュール１０であれば、圧電振動片２０と調整回路３０を収容可能であれば良いため、汎用のパッケージを流用することも可能となる。
【００３８】
また、接続切替部をアンチヒューズ素子としたことにより、高電圧信号の入力により接続状態が確保された場合には、容量素子とＧＮＤとの接続状態を維持するための電力が不要となる。よって、容量値の付加状態を維持するための電源供給が必要無い。
【００３９】
また、接続切替部としてアンチヒューズ素子を採用し、調整により負荷容量が増大する構成としたことにより、調整用の容量素子の数を増やした場合であっても、初期状態における負荷容量が大きすぎて発振不良が生ずることが無い。なお、発振不良が生じ無い範囲であれば、接続切替部としてヒューズを用い、高電圧信号の入力によりこれをカットするようにしても良い。この場合、圧電振動片２０に接続された負荷容量の容量値を減少させることとなるため、調整後の周波数は調整前よりも高くなる。
【００４０】
また、本実施形態では、書込み電圧印加端子をリッド５２としていたが、リッド５２に変えて外部端子６８ａを書込み電圧印加端子に設定しても良い。また、本実施形態では、可変容量部４２を圧電振動片２０の一方側のみに設けるように説明したが、可変容量部は、圧電振動片２０の他方側、あるいは一方側、他方側の双方に設けるようにしても良い。
【００４１】
次に、本発明の圧電振動子モジュールに係る第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電振動子モジュールの殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様であり、調整回路における容量ユニットの構成のみを異ならせたものである。
よって、以下には、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールとの相違点であり、本実施形態に係る圧電振動子モジュールの特徴部分である容量ユニット４４の構成について説明する。
【００４２】
図４に示す本実施形態に係る容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐ）は、容量素子４５（４５Ａ〜４５Ｐ）と、容量素子４５の他端側にソース、接地パッド３８側にドレインを接続した電界効果型のトランジスタ４１、およびトランジスタ４１のゲートに接続されたヒューズ素子４３とより構成されている。なお、本実施形態における容量ユニット４４には、前記トランジスタ４１を動作させるための電源パッド４９が接続されており、前記ヒューズ素子４３の一端は前記トランジスタ４１のゲートと並列に前記電源パッド４９に接続されており、他端は接地パッド３８に接続されている。また、前記電源パッド４９と前記ヒューズ素子４３との間には抵抗素子４７が設けられている。
【００４３】
このため、本実施形態に係る圧電振動子モジュールでは、調整回路の表面に電源パッド４９が備えられ、当該電源パッド４９が外部端子に電気的に接続されることとなる。なお、電源パッド４９が電気的に接続される外部端子として、外部端子６８ａを用いてもよい。これにより、１つの外部端子を、調整時は書込み電圧印加用、ユーザー使用時は電源電圧供給用として使用することができる。
【００４４】
このような構成の容量ユニット４４を備えた圧電振動子モジュールによれば、選択によりヒューズ素子４３が切断された場合に、トランジスタ４１がＯＮとなり、圧電振動片２０に対する負荷容量が増大し、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。なお、ヒューズ素子４３が接続されている容量ユニット４４に関しては、トランジスタ４１がＯＦＦの状態であるために、容量素子４５と接地パッド３８が電気的に接続されず、容量値の増加は無い。
よって、トランジスタ４１に対する電力の供給の有無を除けば、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。
【００４５】
上記実施形態に係る圧電振動子モジュールは、１つのパッケージ内に圧電振動片と調整回路を搭載する旨記載した。しかしながら、本発明に係る圧電振動子モジュールはそのパッケージ形態を特に限定するものでは無く、例えば図５（Ａ），（Ｂ）に示すような形態のものであっても、本発明に係る圧電振動子モジュールとみなすことができる。
【００４６】
すなわち、圧電振動片２０を実装したパッケージ１５０と、調整回路３０を封止した樹脂モールド部１７８とより成る形態の圧電振動子モジュール１１０である。ここで、前記パッケージ１５０には、少なくとも圧電振動片２０における支持電極と電気的に接続された外部端子１８０が備えられている。また、前記樹脂モールド部１７８には少なくとも、上記実施形態における外部端子（第１の振動片端子６８ｂ、第２の振動片端子６８ｃ、接地端子６８ｄ、書込み電圧印加端子（リッド５２）、調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄ）の役割を担うリードフレーム１６８ａ〜１６８ｄ，１６９ａ〜１６９ｄ、および前記調整回路３０を支持するリードフレーム１７６が備えられている。
【００４７】
具体的には、リードフレーム１６８ｂは第１の振動片端子、リードフレーム１６８ｃは第２の振動片端子、リードフレーム１６８ｄは接地端子、リードフレーム１６８ａは書込み電圧印加端子、リードフレーム１６９ａ〜１６９ｄは調整信号入力端子の役割を担うようにすれば良い。
【００４８】
上記のような構成の圧電振動子モジュールは、その周波数を高精度に調整することができる。このため、出荷先において発振器等として使用される場合には、図６に示すように、インバータ９０と帰還抵抗９２とから成る増幅部９４を、第１の振動片端子６８ｂ（第１の振動片リードフレーム１６８ｂ）と第２の振動片端子６８ｃ（第２の振動片リードフレーム１６８ｃ）とに接続すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る圧電振動子モジュールの回路構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールの形態を示す図である。
【図３】圧電振動子モジュールに搭載される圧電振動片の構成の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態にかかる圧電振動子モジュールにおける容量ユニットの構成を示す図である。
【図５】他の形態を有する圧電振動子モジュールの例を示す図である。
【図６】実施形態に係る圧電振動子モジュールを発振器として使用する場合の構成を示す図である。
【図７】従来の圧電振動子モジュールにおける特徴部分を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０………圧電振動子モジュール、２０圧電振動片、３０………調整回路、３２ａ………第１の振動片パッド、３２ｂ………第２の振動片パッド、３４（３４ａ〜３４ｄ）………調整信号入力パッド、３６………書込み用電圧印加パッド、３８………接地パッド、４０………書込み信号処理部、４２………可変容量部、５０………パッケージ、５２………リッド、６８（６８ａ〜６８ｄ）………外部端子、６９（６９ａ〜６９ｄ）………外部端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電振動子に係り、特に周波数の調整を可能とした圧電振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振周波数の調整を容易に行うことができる圧電振動子として、特許文献１に開示されているようなものが知られている。特許文献１に開示されている圧電振動子は、圧電振動片と、これを収容するパッケージを備えることを基本構成とし、前記パッケージにコンデンサブロック（負荷容量ブロック）を設けたことを特徴とするものである。具体的には、図７に示すようにパッケージ１の底面、あるいは底面を構成する基板内部に、負荷容量素子であるコンデンサ素子２ａ〜２ｈを形成している。前記コンデンサ素子２ａ〜２ｈを構成する一方の電極を前記圧電振動片に接続された外部端子３ａ，３ｄへ接続し、他方の電極をＧＮＤ（接地）電極として設けられた外部端子３ｂ，３ｃへと接続する。そして、コンデンサ素子２ａ〜２ｈと各外部端子３ａ〜３ｄとを接続する電極パターンのうち、少なくとも前記一方の電極と前記圧電振動片（不図示）に接続された外部端子３ａ，３ｄとを接続する電極パターンの一部をパッケージ１の外部に露出させるという特徴を持つものである。
【０００３】
このような構成の圧電振動子によれば、周波数調整を行うに際し、パッケージの外部に露出させた電極パターンの一部をカットするだけで良く、発振周波数の調整を容易に行うことができる。また、周波数調整のために、チップコンデンサ等を用意し、圧電振動子における外部端子間に選択的に接続するといった手間や、必要とされるチップコンデンサの在庫を管理する等といった手間、コストを削減することができる。
【特許文献１】特開２００７−２８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構成の圧電振動子によれば確かに、上記のような効果を奏することができ、小型で高精度な圧電振動子として有用なものであったということができる。
【０００５】
しかし、各デバイスの小型化、薄型化、および高精度化が進む現在では、パッケージ表面、あるいは内部にコンデンサ素子を形成するといった特許文献１のような構成では、次のような問題が生ずることとなる。すなわち、小型化のためにパッケージサイズを小さくした場合には、形成可能なコンデンサ素子の数を少なく、あるいはコンデンサ素子単体の容量を小さくする必要が生じ、高精度化の意図に沿うことが困難となる。換言すると、高精度化のためにコンデンサ素子の数を増やした場合には、圧電振動子の小型化ができなくなってしまうといった問題が生ずるのである。また、特許文献１では、電極パターンをカットする手法としてレーザを用いることが開示されているが、レーザによる電極パターンのカットは、当該工程に係る時間が長く、コストも高いため生産性の向上に不向きであるといった問題も生ずる。
【０００６】
そこで本発明では、周波数調整を容易に行うことができ、小型化、高精度化に適し、かつ調整に要する時間を短くし、コストを下げることのできる圧電振動子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、圧電振動片と、容量素子および接続切替部を備え前記圧電振動片に接続された複数の容量ユニットが形成された調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージと、を備えた圧電振動子モジュールであって、調整信号入力端子と、前記接続切替部の接続状態を短絡又は開放とする電圧を印加するための書込み電圧印加端子とが、前記パッケージに形成され、前記調整信号入力端子から入力された調整信号に基づいて前記複数の接続切替部から所望の前記接続切替部を選択すると共に、選択された前記接続切替部と前記書込み電圧印加端子との間を接続する前記書込み信号処理部を、前記調整回路に形成したことを特徴とする。このような構成の圧電振動子モジュールによれば、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、前記パッケージには、前記圧電振動片における一方の支持電極と接続された第１の外部端子と、前記圧電振動片における他方の支持電極と接続された第２の外部端子と、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用外部端子と、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量ユニットの選択的付加または切り離しを行うための書込み用外部端子とを設け、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とするものであっても良い。このような構成の圧電振動子モジュールによれば、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。また、調整回路を１チップに集積化してパッケージに収容する構成としたため、モジュール全体としての小型化を図ることができる。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動子モジュールは、一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、前記圧電振動片を収容すると共に前記支持電極と電気的に接続された外部端子を設けたパッケージと、前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記パッケージに設けられた一方の外部端子または他方の外部端子に接続した調整回路と、少なくとも前記調整回路を封止する樹脂モールド部とを備え、前記樹脂モールド部には、前記パッケージに設けられた一方の外部端子と接続された第１の実装用リードフレームと、前記パッケージに設けられた他方の外部端子と接続された第２の実装用リードフレームと、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用リードフレームと、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量素子の選択的付加または切り離しを行うための書込み用リードフレームとを設け、前記書込み用リードフレームの少なくとも一部を前記樹脂モールド部から露出させると共に、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とするものであっても良い。このような特徴を有する圧電振動子モジュールであっても、上記構成の圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。すなわち、信号の入力のみにより負荷容量を増減させることができるため、圧電振動子の周波数調整を短時間で容易に行うことができる。また、レーザ等を照射する機器を必要としないため、製造コストを安価に保つことができる。また、調整回路を１チップに集積化してパッケージに収容する構成としたため、モジュール全体としての小型化を図ることができる。
【００１０】
上記のような構成の圧電振動子モジュールでは、前記パッケージを封止する蓋体を前記書込み用外部端子の１つとして設定しても良い。このような構成とすることで、外部端子の数を増やすことができるため、圧電振動子モジュールに対して入力可能な制御信号の数を増やすことができる。よって圧電振動子モジュールの機能性を高めることが可能となる。
【００１１】
また、上記のような構成の圧電振動子モジュールにおいて、前記容量ユニットは、容量素子と、当該容量素子に直列に接続された接続切替部とから成り、入力信号の入力により前記接続切替部の接続状態を切り替えて、前記圧電振動片と前記接地用外部端子または接地用リードフレームとを前記容量素子を介して電気的に接続する構成とすると良い。このような構成とすることで、初期状態で圧電振動片に付与されている負荷容量を小さなものとすることができる。このため、負荷容量が大きすぎることに起因して圧電振動子に発振不良が生ずるといったことが無い。
【００１２】
また、前記書き込み用外部端子または前記書き込み用リードフレームは、前記複数の容量ユニットの中から所望する容量ユニットを選択するための信号を入力するための調整信号入力端子または調整信号入力リードフレームと、選択された容量ユニットに対して前記接続切替部の接続状態を切り替える信号を入力するための書込み電圧印加端子または書込み電圧印加リードフレームとより構成され、前記調整回路は、前記書込み電圧印加端子または前記書込み電圧印加リードフレームと所望された容量ユニットとの間を切り替え接続する切替手段と、前記調整信号入力端子または前記調整信号入力リードフレームから入力された選択信号に基づいて前記切替手段に対して切替信号を出力する調整信号処理手段とを備えるものとすることができる。このような構成とすることで、圧電振動子の外部からの信号入力のみにより、調整回路内部に備えられた容量ユニットを選択し、容量値の増大を図ることができる。
【００１３】
また、上記特徴を有する圧電振動子モジュールでは、前記接続切替部をアンチヒューズ素子とすることが望ましい。接続切替部をアンチヒューズ素子とすることにより、構成を簡単化することができる。また、容量素子の接続状態を維持するための電源を不要とすることができる。
【００１４】
また、前記接続切替部は電源供給端子を備え、前記容量素子の他端にソースを接続し、ドレインを接地用外部端子または接地用リードフレームに接続したトランジスタと、前記トランジスタを動作させるための電源部と、前記電源部と前記接地用外部端子または前記接地用リードフレームとの間に、前記トランジスタと並列に配置したヒューズ素子を備え、前記電源部と前記ヒューズ素子とを接続するラインを前記トランジスタのゲートに接続する構成としても良い。接続切替部をこのような構成とした場合であっても、調整により容量値を増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の圧電振動子モジュールに係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図２を参照して本発明の圧電振動子モジュールに係る第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電振動子モジュール１０は、圧電振動片２０と、調整回路３０、およびこれらを収容するパッケージ５０を基本として構成される。
【００１６】
前記圧電振動片２０は図３に示すように、圧電基板に対して励振電極２０ａ１，２０ａ２、支持電極２０ｂ１，２０ｂ２、および接続電極２０ｃ１，２０ｃ２等の励振パターンを形成することで構成される。なお、前記励振電極２０ａ１，２０ａ２とは圧電基板に振動を励起させるために当該基板の両主面に配置される電極であり、前記支持電極２０ｂ１，２０ｂ２とは圧電基板を支え、実装先の端子と圧電基板との電気的導通を図るための電極であり、前記接続電極２０ｃ１，２０ｃ２は前記励振電極２０ａ１，２０ａ２と前記支持電極２０ｂ１，２０ｂ２とをそれぞれ電気的に接続する電極である。
【００１７】
前記圧電基板は、圧電現象を奏する素子片であれば良く、例えば水晶（SiO2）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等のような単結晶素子から成るものと、チタン酸バリウム（BaTiO3）のような他結晶セラミック素子などを挙げることができる。また、素子片の形態も、その振動形態や周波数帯などにより、矩形平板型のものや音叉型のものなど種々選択することができる。このように、圧電振動片は、その用途や特性、コスト等を考慮して、材質や形態、カット角等を選択すると良い。例えば、雰囲気温度に対する周波数特性（周波数温度特性）を重視する場合などには、圧電振動片２０としてＡＴカット水晶振動片を採用すると良い。
【００１８】
前記調整回路３０は、図１に示すように、少なくとも書込み信号処理部４０と、前記圧電振動片２０に接続される容量素子群を有する。なお、容量素子群は本実施形態の場合、圧電振動片２０の一方側に備えられる可変容量部４２と、圧電振動片２０の他方側に備える容量素子４８とに分けることができる。
【００１９】
前記書込み信号処理部４０には、調整信号処理手段４０ａと、切替手段４０ｂとが構成されている。前記調整信号処理手段４０ａは、詳細を後述する調整信号入力パッド３４（３４ａ〜３４ｄ）から入力される信号の入力パターンに基づき、１の切替信号を出力する回路である。
【００２０】
また、前記切替手段４０ｂは、調整信号処理手段から入力された切替信号に対応した容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐのいずれか）と、詳細を後述する書込み用電圧印加パッド３６とを接続する回路である。
【００２１】
また、前記可変容量部４２には、容量素子４５（４５Ａ〜４５Ｐ）と接続切替部４６（４６Ａ〜４６Ｐ）とを直列に接続した容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐ）が複数、並列に設けられている。前記容量素子４５はコンデンサであれば良く、接続切替部４６はアンチヒューズ素子であれば良い。なお、容量素子４８についても、コンデンサとすることができる。また、容量ユニット４４に設けられる容量素子４５Ａ〜４５Ｐは、周波数調整量に応じた種々の容量を持つものであっても良いし、同一容量のものを複数配置するものであっても良い。
【００２２】
上記のような構成要素を有する調整回路３０には、圧電振動片２０の一方側に接続された第１の振動片パッド３２ａ、圧電振動片２０の他方側に接続された第２の振動片パッド３２ｂ、接地パッド３８、書込み電圧印加パッド３６、および１つ以上（本実施形態では４つ）の調整信号入力パッド３４（３４ａ〜３４ｄ）が備えられている。そして、前記可変容量部４２の一端は第１の振動片パッド３２ａへ接続され、他端は接地パッド３８へと接続されている。また、前記容量素子４８の一端は第２の振動片パッド３２ｂへ接続され、他端は接地パッド３８へと接続されている。また、前記調整信号処理手段４０ａにおける入力側端部は調整信号入力パッド３４へ接続され、前記切替手段４０ｂの入力側端部は書込み用電圧印加パッド３６へ接続されている。
【００２３】
本実施形態では、上記のような構成の調整回路３０を集積化し、１チップの半導体素子（ＩＣ）で構成している。そして、上述した各入出力パッド（第１の振動片パッド３２ａ、第２の振動片パッド３２ｂ、接地パッド３８、書込み電圧印加パッド３６、および調整信号入力パッド３４）は、ＩＣの表面に設けることで、外部から導通を図ることができるようにしている。
【００２４】
前記パッケージ５０は本実施形態の場合、パッケージベース５４とリッド５２とより構成される。前記パッケージベース５４は、上述した圧電振動片２０や調整回路３０を収容するキャビティ７４を有する箱体であり、構成材料としては、耐湿性の高い絶縁材料であることが望ましい。例えばセラミックスなどである。なお、前記キャビティ７４の形状は特に限定するものでは無いが、実施形態の場合、前記圧電振動片２０と前記調整回路３０を積層配置するために階段状に形成し、それぞれの床部（第１床部５６〜第３床部６０）に実装領域を確保するようにしている。圧電振動片２０と調整回路３０を積層配置することにより、両者を１平面に並列的に配置する場合に比べ、パッケージベース５４のダイサイズを小さくすることができるからである。
【００２５】
また、パッケージベース５４には、内部端子６２ａ〜６２ｄ，６４ａ〜６４ｄ，６６ａ，６６ｂと外部端子６８ａ〜６８ｄ，６９ａ〜６９ｄとが設けられている。前記内部端子６２ａ〜６２ｄ，６４ａ〜６４ｄ，６６ａ，６６ｂは、上述したキャビティ７４内部に設けられ、上述した圧電振動片２０や調整回路３０を実装する際に使用される。また、前記外部端子６８ａ〜６８ｄ，６９ａ〜６９ｄは、パッケージベース５４の外周、例えば底面や側壁に設けられる端子であり、スルーホールや電極パターン等を介して前記内部端子と電気的に接続されている。内部端子と外部端子との接続関係の具体例としては、内部端子６６ｂと外部端子（第１の振動片端子）６８ｂ、内部端子６６ａと外部端子（第２の振動片端子）６８ｃ、内部端子６２ｄと外部端子（接地端子）６８ｄ、内部端子６４ａ〜６４ｄと外部端子（調整信号入力端子）６９ａ〜６９ｄといったものを挙げることができる。なお、内部端子６２ｃは、電極パターンおよびスルーホールを介してパッケージベース５４におけるリッド５２接続面に電気的に引き回されている。また、内部端子６２ａ，６２ｂはそれぞれ、内部端子６６ａ，６６ｂに電気的に接続されている。
【００２６】
前記リッド５２は、箱体として形成された前記パッケージベース５４における上部開口部を封止する蓋体である。その形状は特に限定されるものでは無く、前記上部開口部を封止可能な平板であれば良い。また、本実施形態の場合、当該リッド５２を外部端子の１つとして利用することとなるため、導電性を有する材質により構成することとする。詳細には、上述したパッケージベース５４と熱膨張率（線膨張率）が近似するものであると良く、パッケージベース５４をセラミックスで構成した場合コバールなどの合金により構成すると良い。
【００２７】
上記のように構成されたパッケージベース５４とリッド５２との接合は、低融点金属（例えばコバール）で構成されたシームリング７２を介して成されるため、導電性を有するリッド５２と内部端子６２ｃとが電気的に接続されることとなる。よって、リッド５２はパッケージ５０において外部端子（書込み電圧印加端子）としての働きを持つこととなる。
【００２８】
上記のような調整回路３０及び圧電振動片２０は上述したように、それぞれパッケージ５０におけるキャビティ７４に収容される。具体的には、前記調整回路３０は、接着剤等（不図示）を介してパッケージベース５４における低床部である第１床部５６に搭載される。その後、金属ワイヤ（例えば金線）７６により、能動面に配された各パッドとキャビティ７４内における第２床部５８に配置された内部端子とをそれぞれ接続されることで実装状態を確保する。具体的には、調整回路３０における第１の振動片パッド３２ａと内部端子６２ａ、第２の振動片パッド３２ｂと内部端子６２ｂ、接地パッド３８と内部端子６２ｄ、調整信号入力パッド３４ａ〜３４ｄと内部端子６４ａ〜６４ｄ、書込み用電圧印加パッド３６と内部端子６２ｃのように接続される。
【００２９】
また、前記圧電振動片２０は、第３床部６０に形成された内部端子６６ａおよび内部端子６６ｂに実装される。なお、内部端子６６ａ，６６ｂに対する圧電振動片２０の実装は、導電性接着剤２２により、圧電振動片２０に形成された支持電極と、キャビティ７４内に形成された内部端子６６ａ，６６ｂとを接続すれば良い。
【００３０】
上記のような構成の圧電振動子モジュール１０では、まず、第１の振動片端子６８ｂおよび第２の振動片端子６８ｃに検査用プローブ等を接触させて圧電振動片２０の周波数測定を行う。測定した周波数と目標とする周波数とを比較し、ズレ量に応じて必要とされる容量値を算出する。
【００３１】
調整回路３０の内部に形成された可変容量部４２に形成した容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐにおける容量素子４５Ａ〜４５Ｐの中から、あるいは当該容量素子４５Ａ〜４５Ｐの組合わせから、前記ズレ量を補うのに必要な容量値を満足するもの、あるいは満足する組合わせを選択し、当該容量素子が接続された容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐのいずれかを選択する。
【００３２】
容量ユニット４４Ａ〜４４Ｐの選択は、パッケージの側壁に設けた４つの調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄに対する信号の入力パターンによって成される。調整信号は、調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄのそれぞれに０または１、すなわち信号が入力されているか否かの入力パターンが入力されることにより定まる４ビットのデータである（表１参照）。
【表１】
【００３３】
上記のような入力パターンは、調整回路における調整信号入力パッド３４ａ〜３４ｄを介して書込み信号処理部４０の調整信号処理手段４０ａに入力される。調整信号処理手段４０ａでは、入力パターンに応じた４ビットの信号を切替手段へ出力する。４ビットの信号が入力された切替手段４０ｂは、入力された信号に対応した容量ユニット４４に接続されたラインと書込み用電圧印加パッド３６に接続されたラインとが接続されるように入力経路の切り替えを行う。
【００３４】
切替手段４０ｂによる接続先の容量ユニット４４の選択（ラインの切り替え）が成された後、書込み電圧印加端子（実施形態ではリッド５２）に対して高電圧（アンチヒューズ素子に対応した書込み電圧相当の電圧）の信号を入力することにより、選択された容量ユニット４４における接続切替部（本実施形態ではアンチヒューズ素子）の接続状態が開放から短絡に変化する。
【００３５】
これにより、圧電振動片２０の一方側に接続された容量が増え、圧電振動子モジュール１０としての周波数が低下する。なお、前述した切替手段４０ｂによる容量ユニット４４の選択と高電圧信号の印加とを複数回繰返して行うことにより、複数の容量ユニット４４の接続切替部の接続状態を切替えることができる。
【００３６】
このような構成の圧電振動子モジュール１０によれば、複数の容量素子４５Ａ〜４５Ｐを１チップに集積化して可変容量部４２内に設けるようにしたことで、容量素子の数を増やして周波数の調整幅を増加させた場合であっても、容量素子を構成する面積が増加することが無い。よって、パッケージサイズ、すなわち圧電振動子モジュール１０の小型化が可能となる。また、容量値の付加（周波数の調整）は、外部端子（調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄ）に対する信号の入力と、書込み電圧印加端子（リッド５２）に対する書込み電圧信号の入力のみで行うことができるため、レーザ等による電極パターンの溶断に比べて調整に要する時間を短縮させることができる。また、レーザ照射機等の装置も不要となるため、コストも低減することができる。
【００３７】
また、従来では、パッケージ５０の一部に容量素子を形成したり、レーザによりカットする電極パターンの一部をパッケージの外周に露出させる必要があったために、専用のパッケージを製造する必要があった。しかしながら本実施形態に係る圧電振動子モジュール１０であれば、圧電振動片２０と調整回路３０を収容可能であれば良いため、汎用のパッケージを流用することも可能となる。
【００３８】
また、接続切替部をアンチヒューズ素子としたことにより、高電圧信号の入力により接続状態が確保された場合には、容量素子とＧＮＤとの接続状態を維持するための電力が不要となる。よって、容量値の付加状態を維持するための電源供給が必要無い。
【００３９】
また、接続切替部としてアンチヒューズ素子を採用し、調整により負荷容量が増大する構成としたことにより、調整用の容量素子の数を増やした場合であっても、初期状態における負荷容量が大きすぎて発振不良が生ずることが無い。なお、発振不良が生じ無い範囲であれば、接続切替部としてヒューズを用い、高電圧信号の入力によりこれをカットするようにしても良い。この場合、圧電振動片２０に接続された負荷容量の容量値を減少させることとなるため、調整後の周波数は調整前よりも高くなる。
【００４０】
また、本実施形態では、書込み電圧印加端子をリッド５２としていたが、リッド５２に変えて外部端子６８ａを書込み電圧印加端子に設定しても良い。また、本実施形態では、可変容量部４２を圧電振動片２０の一方側のみに設けるように説明したが、可変容量部は、圧電振動片２０の他方側、あるいは一方側、他方側の双方に設けるようにしても良い。
【００４１】
次に、本発明の圧電振動子モジュールに係る第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電振動子モジュールの殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様であり、調整回路における容量ユニットの構成のみを異ならせたものである。
よって、以下には、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールとの相違点であり、本実施形態に係る圧電振動子モジュールの特徴部分である容量ユニット４４の構成について説明する。
【００４２】
図４に示す本実施形態に係る容量ユニット４４（４４Ａ〜４４Ｐ）は、容量素子４５（４５Ａ〜４５Ｐ）と、容量素子４５の他端側にソース、接地パッド３８側にドレインを接続した電界効果型のトランジスタ４１、およびトランジスタ４１のゲートに接続されたヒューズ素子４３とより構成されている。なお、本実施形態における容量ユニット４４には、前記トランジスタ４１を動作させるための電源パッド４９が接続されており、前記ヒューズ素子４３の一端は前記トランジスタ４１のゲートと並列に前記電源パッド４９に接続されており、他端は接地パッド３８に接続されている。また、前記電源パッド４９と前記ヒューズ素子４３との間には抵抗素子４７が設けられている。
【００４３】
このため、本実施形態に係る圧電振動子モジュールでは、調整回路の表面に電源パッド４９が備えられ、当該電源パッド４９が外部端子に電気的に接続されることとなる。なお、電源パッド４９が電気的に接続される外部端子として、外部端子６８ａを用いてもよい。これにより、１つの外部端子を、調整時は書込み電圧印加用、ユーザー使用時は電源電圧供給用として使用することができる。
【００４４】
このような構成の容量ユニット４４を備えた圧電振動子モジュールによれば、選択によりヒューズ素子４３が切断された場合に、トランジスタ４１がＯＮとなり、圧電振動片２０に対する負荷容量が増大し、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。なお、ヒューズ素子４３が接続されている容量ユニット４４に関しては、トランジスタ４１がＯＦＦの状態であるために、容量素子４５と接地パッド３８が電気的に接続されず、容量値の増加は無い。
よって、トランジスタ４１に対する電力の供給の有無を除けば、第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールと同様な効果を奏することができる。
【００４５】
上記実施形態に係る圧電振動子モジュールは、１つのパッケージ内に圧電振動片と調整回路を搭載する旨記載した。しかしながら、本発明に係る圧電振動子モジュールはそのパッケージ形態を特に限定するものでは無く、例えば図５（Ａ），（Ｂ）に示すような形態のものであっても、本発明に係る圧電振動子モジュールとみなすことができる。
【００４６】
すなわち、圧電振動片２０を実装したパッケージ１５０と、調整回路３０を封止した樹脂モールド部１７８とより成る形態の圧電振動子モジュール１１０である。ここで、前記パッケージ１５０には、少なくとも圧電振動片２０における支持電極と電気的に接続された外部端子１８０が備えられている。また、前記樹脂モールド部１７８には少なくとも、上記実施形態における外部端子（第１の振動片端子６８ｂ、第２の振動片端子６８ｃ、接地端子６８ｄ、書込み電圧印加端子（リッド５２）、調整信号入力端子６９ａ〜６９ｄ）の役割を担うリードフレーム１６８ａ〜１６８ｄ，１６９ａ〜１６９ｄ、および前記調整回路３０を支持するリードフレーム１７６が備えられている。
【００４７】
具体的には、リードフレーム１６８ｂは第１の振動片端子、リードフレーム１６８ｃは第２の振動片端子、リードフレーム１６８ｄは接地端子、リードフレーム１６８ａは書込み電圧印加端子、リードフレーム１６９ａ〜１６９ｄは調整信号入力端子の役割を担うようにすれば良い。
【００４８】
上記のような構成の圧電振動子モジュールは、その周波数を高精度に調整することができる。このため、出荷先において発振器等として使用される場合には、図６に示すように、インバータ９０と帰還抵抗９２とから成る増幅部９４を、第１の振動片端子６８ｂ（第１の振動片リードフレーム１６８ｂ）と第２の振動片端子６８ｃ（第２の振動片リードフレーム１６８ｃ）とに接続すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る圧電振動子モジュールの回路構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態に係る圧電振動子モジュールの形態を示す図である。
【図３】圧電振動子モジュールに搭載される圧電振動片の構成の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態にかかる圧電振動子モジュールにおける容量ユニットの構成を示す図である。
【図５】他の形態を有する圧電振動子モジュールの例を示す図である。
【図６】実施形態に係る圧電振動子モジュールを発振器として使用する場合の構成を示す図である。
【図７】従来の圧電振動子モジュールにおける特徴部分を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０………圧電振動子モジュール、２０圧電振動片、３０………調整回路、３２ａ………第１の振動片パッド、３２ｂ………第２の振動片パッド、３４（３４ａ〜３４ｄ）………調整信号入力パッド、３６………書込み用電圧印加パッド、３８………接地パッド、４０………書込み信号処理部、４２………可変容量部、５０………パッケージ、５２………リッド、６８（６８ａ〜６８ｄ）………外部端子、６９（６９ａ〜６９ｄ）………外部端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と、
容量素子および接続切替部を備え前記圧電振動片に接続された複数の容量ユニットが形成された調整回路と、
前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージと、を備えた圧電振動子モジュールであって、
調整信号入力端子と、前記接続切替部の接続状態を短絡又は開放とする電圧を印加するための書込み電圧印加端子とが、前記パッケージに形成され、
前記調整信号入力端子から入力された調整信号に基づいて前記複数の接続切替部から所望の前記接続切替部を選択すると共に、選択された前記接続切替部と前記書込み電圧印加端子との間を接続する前記書込み信号処理部を、前記調整回路に形成したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項２】
一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、
前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、
前記パッケージには、前記圧電振動片における一方の支持電極と接続された第１の外部端子と、前記圧電振動片における他方の支持電極と接続された第２の外部端子と、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用外部端子と、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量ユニットの選択的付加または切り離しを行うための書込み用外部端子とを設け、
前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項３】
一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容すると共に前記支持電極と電気的に接続された外部端子を設けたパッケージと、
前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記パッケージに設けられた一方の外部端子または他方の外部端子に接続した調整回路と、
少なくとも前記調整回路を封止する樹脂モールド部とを備え、
前記樹脂モールド部には、前記パッケージに設けられた一方の外部端子と接続された第１の実装用リードフレームと、前記パッケージに設けられた他方の外部端子と接続された第２の実装用リードフレームと、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用リードフレームと、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量素子の選択的付加または切り離しを行うための書込み用リードフレームとを設け、
前記書込み用リードフレームの少なくとも一部を前記樹脂モールド部から露出させると共に、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項４】
前記パッケージを封止する蓋体を前記書込み用外部端子の１つとして設定したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項５】
前記容量ユニットは、容量素子と、当該容量素子に直列に接続された接続切替部とから成り、
入力信号の入力により前記接続切替部の接続状態を切り替えて、前記圧電振動片と前記接地用外部端子または接地用リードフレームとを前記容量素子を介して電気的に接続する構成としたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の圧電振動子モジュール。
【請求項６】
前記書き込み用外部端子または前記書き込み用リードフレームは、前記複数の容量ユニットの中から所望する容量ユニットを選択するための信号を入力するための調整信号入力端子または調整信号入力リードフレームと、
選択された容量ユニットに対して前記接続切替部の接続状態を切り替える信号を入力するための書込み電圧印加端子または書込み電圧印加リードフレームとより構成され、
前記調整回路は、前記書込み電圧印加端子または前記書込み電圧印加リードフレームと所望された容量ユニットとの間を切り替え接続する切替手段と、
前記調整信号入力端子または前記調整信号入力リードフレームから入力された選択信号に基づいて前記切替手段に対して切替信号を出力する調整信号処理手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項７】
前記接続切替部をアンチヒューズ素子としたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項８】
前記接続切替部は電源供給端子を備え、
前記容量素子の他端にソースを接続し、ドレインを接地用外部端子または接地用リードフレームに接続したトランジスタと、
前記トランジスタを動作させるための電源部と、
前記電源部と前記接地用外部端子または前記接地用リードフレームとの間に、前記トランジスタと並列に配置したヒューズ素子を備え、
前記電源部と前記ヒューズ素子とを接続するラインを前記トランジスタのゲートに接続する構成としたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項１】
圧電振動片と、
容量素子および接続切替部を備え前記圧電振動片に接続された複数の容量ユニットが形成された調整回路と、
前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージと、を備えた圧電振動子モジュールであって、
調整信号入力端子と、前記接続切替部の接続状態を短絡又は開放とする電圧を印加するための書込み電圧印加端子とが、前記パッケージに形成され、
前記調整信号入力端子から入力された調整信号に基づいて前記複数の接続切替部から所望の前記接続切替部を選択すると共に、選択された前記接続切替部と前記書込み電圧印加端子との間を接続する前記書込み信号処理部を、前記調整回路に形成したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項２】
一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記圧電振動片における一方の支持電極または他方の支持電極に接続した調整回路と、
前記圧電振動片と前記調整回路とを収容するパッケージとを備え、
前記パッケージには、前記圧電振動片における一方の支持電極と接続された第１の外部端子と、前記圧電振動片における他方の支持電極と接続された第２の外部端子と、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用外部端子と、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量ユニットの選択的付加または切り離しを行うための書込み用外部端子とを設け、
前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項３】
一対の励振電極と、当該励振電極のそれぞれに接続された支持電極とを有する圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容すると共に前記支持電極と電気的に接続された外部端子を設けたパッケージと、
前記圧電振動片に対する負荷容量の調整を行うための複数の容量ユニットと前記複数の容量ユニットの中から所望された容量ユニットを外部からの入力信号により前記圧電振動片に付加あるいは前記圧電振動片から切り離すための信号入力経路の切替を行う書込み信号処理部とを有し、前記複数の容量ユニットの一端を前記パッケージに設けられた一方の外部端子または他方の外部端子に接続した調整回路と、
少なくとも前記調整回路を封止する樹脂モールド部とを備え、
前記樹脂モールド部には、前記パッケージに設けられた一方の外部端子と接続された第１の実装用リードフレームと、前記パッケージに設けられた他方の外部端子と接続された第２の実装用リードフレームと、前記複数の容量ユニットの他端が接続された接地用リードフレームと、前記調整回路に対して入力信号の入力を行い、前記容量素子の選択的付加または切り離しを行うための書込み用リードフレームとを設け、
前記書込み用リードフレームの少なくとも一部を前記樹脂モールド部から露出させると共に、前記調整回路を１チップに集積化したことを特徴とする圧電振動子モジュール。
【請求項４】
前記パッケージを封止する蓋体を前記書込み用外部端子の１つとして設定したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項５】
前記容量ユニットは、容量素子と、当該容量素子に直列に接続された接続切替部とから成り、
入力信号の入力により前記接続切替部の接続状態を切り替えて、前記圧電振動片と前記接地用外部端子または接地用リードフレームとを前記容量素子を介して電気的に接続する構成としたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の圧電振動子モジュール。
【請求項６】
前記書き込み用外部端子または前記書き込み用リードフレームは、前記複数の容量ユニットの中から所望する容量ユニットを選択するための信号を入力するための調整信号入力端子または調整信号入力リードフレームと、
選択された容量ユニットに対して前記接続切替部の接続状態を切り替える信号を入力するための書込み電圧印加端子または書込み電圧印加リードフレームとより構成され、
前記調整回路は、前記書込み電圧印加端子または前記書込み電圧印加リードフレームと所望された容量ユニットとの間を切り替え接続する切替手段と、
前記調整信号入力端子または前記調整信号入力リードフレームから入力された選択信号に基づいて前記切替手段に対して切替信号を出力する調整信号処理手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項７】
前記接続切替部をアンチヒューズ素子としたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧電振動子モジュール。
【請求項８】
前記接続切替部は電源供給端子を備え、
前記容量素子の他端にソースを接続し、ドレインを接地用外部端子または接地用リードフレームに接続したトランジスタと、
前記トランジスタを動作させるための電源部と、
前記電源部と前記接地用外部端子または前記接地用リードフレームとの間に、前記トランジスタと並列に配置したヒューズ素子を備え、
前記電源部と前記ヒューズ素子とを接続するラインを前記トランジスタのゲートに接続する構成としたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧電振動子モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８３３５１（Ｐ２００８−２８３３５１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２４３３４（Ｐ２００７−１２４３３４）
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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