説明

圧電発振器

【課題】 集積回路素子の発熱による温度上昇を抑えることで、発振周波数のずれを抑えることが可能な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、前記基板体の他方の主面に設けられている複数の集積回路素子搭載パッドの総面積が、前記集積回路素子の面積以上である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
従来の圧電発振器500は、図4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5参照)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5参照)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。
【0004】
また、前記第2のキャビティー部512には、図5に示すように、前記基板体510の辺部夫々の隅部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518a、518b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518a、518b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。また、従来の圧電発振器500では、図5に示すように集積回路素子搭載パッド514の所定の2つの水晶端子と、モニター端子518a、518bとが別個に設けられている。従来の集積回路素子搭載パッド514は、例えば図5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列の配列になっており、モニター端子518a、518bは、集積回路素子搭載パッド514の行間に設けられていた。また、前記第2のキャビティー部512に搭載される集積回路素子530は、主に発振回路を駆動する際の消費電流により発熱が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−163540号公報
【発明の概要】
【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500においては、図5に示すように、集積回路素子530搭載面である第2のキャビティー部512が集積回路素子530の発熱により温度上昇が起こる。この第2のキャビティー部512に搭載された集積回路素子530の発熱による温度上昇は、第1のキャビティー部511に搭載された圧電振動素子520にも伝わる。その結果、第1のキャビティー部511も温度上昇するが、第1のキャビティー部511と第2のキャビティー部512とで温度上昇する温度に差が生じるため、圧電振動素子520の感知する温度と集積回路素子530内の温度センサの感知する温度に差が生じ、圧電発振器の発振周波数が所望の周波数からずれるという問題があった。
【0007】
そこで本発明では、前記した問題を解決し、集積回路素子の発熱による温度上昇を抑えることで、発振周波数のずれを抑えることが可能な圧電発振器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】
【0008】
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のキャビティー部を気密封止する蓋体と、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、前記基板体の他方の主面に設けられている複数の集積回路素子搭載パッドの総面積を前記集積回路素子の面積以上としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
このように本発明に係る圧電発振器では、複数の集積回路素子搭載パッドの総面積を集積回路素子の面積以上としたことから、集積回路素子530搭載面である第2のキャビティー部512の集積回路素子530の発熱による温度上昇を抑え、その結果、第1のキャビティー部に搭載された圧電振動素子と、第2のキャビティー部に搭載された集積回路素子の温度差を小さくでき、発振周波数の安定した圧電発振器を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】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。
【図2】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3】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。
【図4】従来の圧電発振器の一形態を示す分解斜視図である。
【図5】従来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。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。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。
【0012】
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。
【0013】
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。この集積回路素子搭載パッド114は、集積回路素子130からの発熱を放熱するために用いられ、この6個の集積回路素子搭載パッド114の総面積が、第2のキャビティー部112に搭載された集積回路素子130の面積以上となっている。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となっており、また、前記水晶端子が圧電振動素子120の電気特性を検査するモニター端子としても使える構造となっている。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。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。
【0018】
ここで本発明における圧電発振器においては、図2、図3において、6個の集積回路素子搭載パッド114の総面積Sは、以下の式1に示すように表される。
S=S1+S2+S3+S4+S5+S6 ・・・(式1)
この6個の集積回路素子搭載パッド114の総面積Sは、第2のキャビティー部112に搭載された集積回路素子130の面積以上となっている。即ち、集積回路素子130の横寸法をA、縦寸法をBとすると、6個の集積回路素子搭載パッドの総面積Sは、S≧A×Bの関係となっている。
このようにS1〜S6の6個の集積回路素子搭載パッド114の総面積Sが集積回路素子130の平面の面積A×Bより大きくすることにより、集積回路素子130からの発熱を、集積回路素子130に接続されるバンプ131を介して集積回路素子搭載パッド114へ伝熱され、外部へ放熱することが可能となる。
集積回路素子130の面積A×Bを具体的に示すと、例えば、圧電発振器の外形寸法が、縦1.6mm、横2.0mmの場合において、A=1.2mm、B=0.95mm程度となっている。このような圧電発振器において、集積回路素子130の発熱による温度上昇を抑えるための集積回路素子搭載パッド114の総面積Sは、S≧A×B=1.2×0.95=1.14mmの関係となっている。また、集積回路素子搭載パッド114の総面積Sが大きいほど、集積回路素子130の発熱の伝熱面積が大きくなり放熱効果を高めることができる。
【0019】
また、上述の図2、図3は、6個の集積回路素子搭載パッド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である。これに限定されず、集積回路素子搭載パッド114を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。
【0020】
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130の発熱をバンプ131を介して集積回路素子搭載パッド114へ伝熱され、外部へ放熱することができる。その結果、集積回路素子130の発熱による温度上昇を抑えることができる。これにより、集積回路素子130の温度センサが感知する温度と、圧電振動素子120が感知する温度との温度差を小さくでき、発振周波数の安定した圧電発振器を実現できる。
【0021】
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。
【符号の説明】
【0022】
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
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
S1,S2,S3,S4,S5,S6・・・集積回路素子搭載パッドの面積

【特許請求の範囲】
【請求項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のキャビティー部を気密封止する蓋体と、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、前記基板体の他方の主面に設けられている複数の集積回路素子搭載パッドの総面積を前記集積回路素子の面積以上としたことを特徴とする圧電発振器。

【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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【公開番号】特開2010−178171(P2010−178171A)
【公開日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−20113(P2009−20113)
【出願日】平成21年1月30日(2009.1.30)
【出願人】(000104722)京セラキンセキ株式会社 (870)
【Fターム(参考)】