表面実装型圧電発振器
【課題】 外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能で、圧電振動板の傾きや配線パターンとのショートの問題をなくし、かつ周波数調整する際の悪影響を抑制することができる圧電発振器を提供する。
【解決手段】 集積回路素子２と圧電振動板と、前記集積回路素子を収納する第１の収納部１０ａと、第２の収納部１０ｂとを有してなる絶縁性ベース１とを有する表面実装型圧電発振器であって、前記第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台１０ｃと前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部１０ｄが形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板用の一対の配線パターン１２，１３が形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部１０１ｃが形成されてなる。
【解決手段】 集積回路素子２と圧電振動板と、前記集積回路素子を収納する第１の収納部１０ａと、第２の収納部１０ｂとを有してなる絶縁性ベース１とを有する表面実装型圧電発振器であって、前記第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台１０ｃと前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部１０ｄが形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板用の一対の配線パターン１２，１３が形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部１０１ｃが形成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックベース上に集積回路素子と圧電振動板とが実装され、発振回路を構成してなる圧電発振器に関するものであって、表面実装型圧電発振器のパッケージ構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、圧電発振器は部品の表面実装化の要求から、周囲に堤部が形成されたセラミックベースの収納部に圧電振動板を収納し、ろう材が形成された金属蓋を被せ、溶接により気密的に封止する構成が一般的である。近年、携帯用電子機器、例えば携帯電話器は軽量、薄型、小型化が進んでいる。これに伴って、圧電振動板もより小型化されたものが開発され、圧電発振器も小型化されているのが現状である。このような小型化された圧電振動板には、従来の圧電振動板に比較して、特定回路の特性に対応したものがあった。そこで、従来のパッケージを利用しながらより小型化された圧電振動板との組み合わせによる選択肢を増やし、より様々な回路特性に対応させる必要性が増大している。
【０００３】
特に、小型化された圧電振動板では高周波化に対応されたものが従来の圧電振動板に比べて充実しており、集積回路素子についてもこのような小型で高周波向けの圧電振動板とのマッチングが行われたものが充実している。このため、あらかじめ高周波設計が完了した小型の圧電振動板と集積回路を従来のパッケージに利用するほうがコスト増大を抑制するばかりでなく、より信頼性の高い圧電発振器が得られる。
【特許文献１】特開２００２−１５８５５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、サイズの異なる圧電振動板を一つのパッケージに搭載することが開示されているが、保持台と枕部の両方に接しないサイズの圧電振動板を搭載することはできない。つまり、小型化された圧電振動板をより大きな従来のパッケージに搭載するので、保持台より下側に圧電振動板が傾いて搭載され、例えば、パッケージと集積回路素子をワイヤーボンディング工法で接続している場合、圧電振動板の傾きによりワイヤーを傷つけたり、切断することがあった。また、小型化された圧電振動板が保持台より下側に傾いて搭載されると、圧電振動板の励振電極を介して保持台に形成された極性の異なる一対の配線パターン同士がショートして、集積回路素子の破壊を招く危険性もあった。さらに、小型化された圧電振動板をより大きな従来のパッケージに搭載すると、圧電振動板とパッケージに隙間が多くなり、圧電振動板の励振電極の質量を増減することで周波数調整する場合に、電極材料の一部が前記隙間を通って集積回路素子の端子部に付着し、特性に悪影響を与えることがあった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能で、圧電振動板の傾きや配線パターンとのショートの問題をなくし、かつ周波数調整する際の悪影響を抑制することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は次の構成により実現をすることができる。
【０００７】
すなわち請求項１に示すように、絶縁性ベースと蓋を有する表面実装型圧電発振器であって、圧電発振回路を構成してなる集積回路素子と励振電極が形成された圧電振動板と、上面に複数の前記集積回路素子用の配線パターンが形成されるとともに前記集積回路素子を収納する第１の収納部と、第１の収納部の上部に前記圧電振動板を収納する第２の収納部と、前記第１の収納部と第２の収納部の周囲に形成された堤部とを有してなる絶縁性ベースと、前記絶縁性ベースに被せて気密封止してなる蓋とを具備してなり、前記絶縁性ベースの第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台と前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部が形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板と電気的機械的に接合される前記圧電振動板用の一対の配線パターンが形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部が形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に示すように、上記構成に加えて、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域のみに偏って形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に示すように、上記構成に加えて、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは、前記保持台のうち前記第１の収納部から離隔する領域に高部配線パターン部と、前記第１の収納部へ近接する領域に低部配線パターン部とを有し、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に示すように、上記構成に加えて、前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に示すように、上記構成に加えて、前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
特許請求項１により、前記圧電振動子板用の一対の配線パターンに、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能となる。このとき、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台と枕部の両方に接する圧電振動板は枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。また、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記絶縁性の補助保持部が形成されているので、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記配線パターンに搭載しても、圧電振動板の板面の一部が絶縁性の補助保持部に接して、圧電振動板の励振電極を介して極性の異なる配線パターン同士がショートすることなく、圧電振動板の傾きを抑制することができる。このため、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、補助保持部は、前記配線パターンより高さを低く形成しているので、前記圧電振動板を配線パターンと枕部に位置させる際に接触することがなく、前記配線パターンに搭載した際にも保持台との隙間が確保されるので、圧電振動板の振動を妨げることがなく特性を劣化させることがない。
【００１３】
特許請求項２により、上述の作用効果に加え、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域にのみに偏って形成されているので、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分を補助保持部として利用できる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の励振電極に対して質量を増減する周波数調整する実施する場合、励振電極の中心部を第１の収納部から隔離する方向へずらすことができるので、電極材料が圧電振動板との隙間を通って第１の収納部へ飛散するのが抑制される。このため、周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００１４】
特許請求項３により、上述の作用効果に加え、前記一対の配線パターンのうち、高部配線パターン部と低部配線パターン部にそれぞれ配置することで、外形サイズの異なる圧電振動板の選択的な搭載が可能となる。このとき、前記第１の収納部よりサイズの大きな圧電振動板は、低部配線パターン部から枕部までの寸法に対応したものと、高部配線パターン部から枕部までの寸法に対応したものの２種類搭載が行え、かつ、各圧電振動板について枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。また、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されているので、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記高部配線パターン部に搭載することができる。そして、圧電振動板の励振電極を介して一対の低部配線パターン部がお互いにショートすることなく、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分を補助保持部として利用できる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記高部配線パターン部に搭載することで、当該圧電振動板の励振電極に対して質量を増減する周波数調整する実施する場合、励振電極の中心部を第１の収納部から隔離する方向へずらすことができる。従って、電極材料が圧電振動板との隙間を通って第１の収納部へ飛散するのが抑制され、結果として周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００１５】
特許請求項４により、上述の作用効果に加え、前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなるので、低部配線パターン部に搭載される圧電振動板の位置ズレが認識しやすくなる。また、低部配線パターン部に塗布される導電性接合材Ｓが、高部配線パターン部へ流れ出すのも抑制できる。このため、圧電振動板の接合強度バラツキをなくし、圧電振動板の上部への余分な導電性接合材Ｓの回り込みもなくなる。高部配線パターン部に搭載される圧電振動板の引出電極部と低部配線パターン部での電極同士の対向することが避けられるので、浮遊容量の影響を軽減できる。
【００１６】
特許請求項５により、上述の作用効果に加え、前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されているので、サイズの異なる圧電振動板を配線パターンに搭載しても、一対の配線パターンの間に向かって圧電振動板が位置決めされる。このため、圧電振動板を保持台の中央に横ズレすることなく安定して搭載することができる。特に、前記第１の収納部よりサイズの小さく、枕部に接しない圧電振動板を高部配線パターン部に搭載した場合、堤部側に偏って搭載されることがなくなるので、圧電振動板の励振電極が低部配線パターン部の間にある無電極部に位置決めされ、低部配線パターン部とショートすることが一切なくなる。さらに、圧電振動板のサイズが大きくなれば、第１の収納部にある集積回路素子との高さ方向の距離を離すことができるので、接触の可能性の高いサイズの大きな圧電振動板によって、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、配線パターンと圧電振動板の稜部が線接触した状態で搭載されるので、圧電振動板の下側の隙間に導電性接合材がたまり、接合強度を向上させることができる。
【００１７】
本発明によれば、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能で、かつ圧電振動板の傾きなくし、周波数調整する際の悪影響を抑制することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。本発明による第１の実施の形態につき表面実装型水晶発振器を例にとり図１乃至図３とともに説明する。図１は第１の実施の形態を示す平面図である。図２は図１のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。図３は図１のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。表面実装型水晶発振器は、上部が開口した凹部を有するセラミックベース（絶縁性ベース）１と、当該セラミックベースの中に収納される集積回路素子２と、同じく当該セラミックベース中の上部に収納される圧電振動板３と、セラミックベースの開口部に接合される蓋（図示せず）とからなる。
【００１９】
セラミックベース１は全体として直方体で、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であり、断面でみて凹形の収納部１０を有する構成である。収納部１０は第１の収納部１０ａ（下部収納部）と第２の収納部１０ｂ（上部収納部）からなり、それぞれ圧電振動板３と集積回路素子２が収納される。収納部周囲には堤部１１が形成されており、堤部１１の上面は平坦であり、当該堤部上に周状の第１の金属層１１ａ（封止用部材）が形成されている。当該第１の金属層１１ａの上面も平坦になるよう形成されており、タングステン、ニッケル、金の順で金属膜層を構成している。タングステンは厚膜印刷技術を活用してメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。
【００２０】
セラミックベース側端部には上下方向に伸長する複数のキャスタレーションが形成されている。当該キャスタレーションは円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成である。なお、前記第１の金属層１１ａはセラミックベースの角部の堤部を上下に貫通接続する図示しない導電ビアにより、セラミックベース下面に形成された外部接続電極（図示せず）に電気的に導出されている。当該外部導出電極をアース接続することにより、後述の金属蓋が金属層１１ａ、導電ビアを介して接地され、電子部品の電磁気的なシールド効果を得ることができる。なお、前述のとおり、当該導電ビアは周知のセラミック積層技術により形成することができる。
【００２１】
セラミックベース１内部において、下方面には前述のとおり集積回路素子２を収納する第１の収納部１０ａと、後述する圧電振動板の一端を保持する保持台１０ｃと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部１０ｄが形成されており、前記第１の収納部１０ａの上方には、第２の収納部１０ｂが形成されている。前記枕部の上面には、外部端子と接続されないダミーパターン１４が形成されている。前記保持台の上面には、前記第１の収納部１０ａから離隔する領域のみに偏って前記圧電振動子板用の配線パターン１２，１３が短辺方向に並んで形成されている。このため、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃを補助保持部として利用できる。そして、前記補助保持部１０１ｃは、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４と前記配線パターン１２，１３に対して、パターンが形成されていない分だけ高さが低く設定されている。
【００２２】
各配線パターンは導電ビアにより反対面にあるセラミックベース下面に形成された外部接続端子電極（図示せず）にそれぞれ入出力端子として引き出される。また、前記第１の収納部１０ａの周辺部分で前記保持台と枕部の間には、集積回路素子２との配線パターン１６ａが複数並んで形成されている。このような構成のセラミックベースは周知のセラミック積層技術やメタライズ技術を用いて形成され、配線パターンは前述の金属層１１ａ形成と同様にタングステン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。なお、ダミーパターン１４はタングステン等によるメタライズ層のみが形成された構成である。
【００２３】
前記下部収納部に搭載される集積回路素子２は、圧電振動板３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、その上面には接続端子（図示せず）が複数形成されている。当該集積回路素子２は、集積回路素子の複数の接続端子と前記セラミックベースに形成された複数の接続パッド１６ａとをそれぞれワイヤーボンディング工法により接続される。
【００２４】
前記集積回路素子２の上方には所定の間隔を持って圧電振動板３が搭載される。圧電振動板３は例えば矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面に対向して一対の矩形状励振電極３１，３２（３１のみ図示）と、当該励振電極を水晶振動板の外周に引き出す引出電極３３，３４とが形成されている。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。
【００２５】
圧電振動板とセラミックベースとの接合は、例えば導電性接合材Ｓを配線パターン１２，１３の上面にディスペンサの塗布ノズルから適量供給される。その後圧電振動板２を配線パターン１２，１３に搭載する。これにより圧電振動板の引出電極と配線パターンとは電気的機械的接続されるが、必要に応じて搭載した圧電振動板の引出電極部分に再度導電性接合材（図示せず）を上塗り塗布してもよい。なお、導電性接合材Ｓはペースト状であり、例えば銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系導電樹脂接着剤をあげることができるが、シリコーン系以外に例えば、ウレタン系、イミド系、ポリイミド系、エポキシ系の導電樹脂接着剤を用いることができる。
【００２６】
このとき、図２では、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台の配線パターン１２，１３と枕部１０ｄの両方に接する圧電振動板を本発明の実施形態のセラミックベースに搭載する状態を示している。配線パターン１２，１３と枕部のダミーパターン１４に圧電振動板３を位置させることで、前記補助保持部１０１ｃと圧電振動板３が接触することがなく、圧電振動板３の傾きを抑制することができる。図３では、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板を本発明の実施形態のセラミックベースに搭載する状態を示している。圧電振動板３の一端を前記配線パターン１２，１３に搭載することで、保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃで圧電振動板３の傾きを抑制することができる。以上により、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることも一切なくなる。また、前記補助保持部１０１ｃは、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４と前記配線パターン１２，１３に対して、パターンが形成されていない分だけ高さが低く設定されている。このため、前記圧電振動板を前記配線パターン１２，１３に搭載した際にも、保持台１０ｃとの隙間が確保されるので、圧電振動板３の振動を妨げることがなく特性が劣化することもない。
【００２７】
セラミックベースを気密封止する蓋（図示せず）は、例えば、コバール等からなるコア材に金属ろう材（封止材）が形成された構成であり、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り、銀ろう層がセラミックベースの第１の金属層と接合される構成となる。金属蓋の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。
【００２８】
セラミックベース１の収納部１０に集積回路素子２と圧電振動板３を格納し、前記金属蓋にて被覆し、金属蓋の封止材とセラミックベースの封止用部材を溶融硬化させ、気密封止を行う。本実施の形態においては、封止用の金属リングを用いないシーム溶接による気密封止を行っており、前記金属蓋の長辺と短辺の稜部に沿ってシームローラを走行させることで、金属蓋に形成された銀ろう（封止材）とセラミックベース１の第１の金属層１１ａ（封止用部材）を溶接させ、気密封止が行われる。
【００２９】
次に、本発明による第２の実施の形態につき表面実装型水晶発振器を例にとり図４乃至図７とともに説明する。図４は第２の実施の形態を示す平面図である。図５は図４のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｂ）である。図６は図４のセラミックベースに中型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＤ−Ｄ線に沿った断面図（ｂ）である。図７は図４のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＥ−Ｅ線に沿った断面図（ｂ）である。なお、基本構成は第１の実施形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、一部説明を割愛する。
【００３０】
セラミックベース１内部において、下方面には前述のとおり集積回路素子２を収納する第１の収納部１０ａ（下部収納部）と、後述する圧電振動板の一端を保持する保持台１０ｃと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部１０ｄが形成されており、前記第１の収納部１０ａの上方には、第２の収納部１０ｂ（上部収納部）が形成されている。前記枕部の上面には、外部端子と接続されないダミーパターン１４が形成されている。前記保持台の上面には、前記圧電振動子板用の配線パターン１２，１３が短辺方向に並んで形成されている。これらの配線パターン１２，１３は、前記第１の収納部１０ａから離隔する領域に高部配線パターン部１２１，１３１と、前記第１の収納部１０ａへ近接する領域に低部配線パターン部１２２，１３２とを有し、低部配線パターン部は、各配線パターンが近接する中央領域に無電極部１２３，１３３が形成されている。
【００３１】
このため、高部配線パターン部１２１，１３１と低部配線パターン部１２２，１３２にそれぞれ配置することで、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能となる。このとき、図５，図６に示すように、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台の配線パターン１２，１３と枕部１０ｄの両方に接する圧電振動板３は、高部配線パターン部１２１，１３１から枕部のダミーパターン１４までの寸法に対応した大型のものと、低部配線パターン部１２２，１３２から枕部１０ｄまでの寸法に対応した中型のものの２種類の搭載が行え、かつ、各圧電振動板について枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。
【００３２】
また、前記保持台１０ｄは絶縁性材料からなり、前記一対の低部配線パターン部１２２，１３２の間に無電極部１２３，１３３を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部１２２，１３２はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されている。このとき無電極部１２３，１３３は、搭載される小型の圧電振動板の励振電極より大きく形成しており、搭載される小型の圧電振動板の励振電極の寸法に応じて寸法調整が必要となる。このため、図７に示すように、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板３の一端を前記高部配線パターン部１２１，１３１に搭載することができる。そして、低部配線パターン部１２２，１３２とショートすることなく、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃを補助保持部として利用できるので、圧電振動板３の傾きを抑制することができる。以上により、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることも一切なくなる。圧電振動板の底面側の励振電極３２を介して極性の異なる低部配線パターン部１２２，１３２がお互いにショートすることがなくなり、集積回路素子の破壊を招くことも一切なくなる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく枕部に接しない圧電振動板３の一端を前記高部配線パターン部１２１，１３１に搭載することで、当該圧電振動板の励振電極３１に対して質量を増減する周波数調整する場合、励振電極３１の中心部を第１の収納部１０ａから隔離する方向へずらすことができる。従って、電極材料が圧電振動板との隙間を通って下部収納部１０ａへ飛散するのが抑制され、結果として周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子２に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００３３】
そして、これらの各配線パターン１２，１３は、タングステン等のメタライズからなるとともに、厚膜印刷技術を活用することで低部配線パターン部１２２，１３２と高部配線パターン部１２１，１３１を極めて容易に作成することができる。例えば、低部配線パターン部１２２，１３２と高部配線パターン部１２１，１３１の全体については、単層のメタライズを形成し、高部配線パターン部１２１，１３１の領域については、前記メタライズの上面にさらに１層以上のメタライズを積層することで、メタライズバンプが構成されている。これらメタライズの高さ調整は、積層回数を変えることで極めて容易に調整することができる。このように構成することで、無電極部１２３，１３３である前記補助保持部１０１ｃが最も低く、次に低部配線パターン部１２２，１３２が低く、そして高部配線パターン部１２１，１３１が最も高くなるように構成している。また、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４は、前記高部配線パターン部１２１，１３１と同じ高さに設定している。以上により、前記圧電振動板を、前記配線パターン１２，１３に搭載した際にも、保持台１０ｃとの隙間が確保されるので、圧電振動板３の振動を妨げることがなく特性が劣化することもない。
【００３４】
また、前記低部配線パターン部１２２，１３２は、高部配線パターン部に近接する幅狭部１２４，１３４と、前記第１の収納部に近接する幅広部１２５，１３５が形成されている。このため、低部配線パターン部１２２，１３２に搭載される圧電振動板３の位置ズレが認識しやすくなる。低部配線パターン部１２２，１３２に塗布される導電性接合材Ｓが、高部配線パターン部１２１，１３１へ流れ出すのを抑制できる。このため、圧電振動板の接合強度バラツキをなくし、圧電振動板の上部への余分な導電性接合材Ｓの回り込みもなくなる。高部配線パターン部１２１，１３１に搭載される圧電振動板３の引出電極３３，３４と低部配線パターン部１２２，１３２とがお互いに電極同士で対向して配置されることが避けられるので、浮遊容量の影響を軽減できる。
【００３５】
セラミックベース１の収納部１０に集積回路素子２と圧電振動板３を格納し、前記金属蓋にて被覆し、金属蓋の銀ろう（封止材）とセラミックベースの第１の金属層１１ａ（封止用部材）を溶融硬化させ、シーム溶接による気密封止を行う。
【００３６】
上述の実施形態の変形例について、図８、図９とともに説明する。図８は図４のセラミックベースの第１の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＦ−Ｆ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＧ−Ｇ線に沿った断面図（ｃ）である。図９は図４のセラミックベースの第２の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＨ−Ｈ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＩ−Ｉ線に沿った断面図（ｃ）である。なお、基本構成は第２の実施形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、相違点のみを説明する。
【００３７】
図８では、保持台１０ｃの高さは一定で、前記配線パターン１２，１３の上面のみが、近接するに従い次第に高さが低くなるように傾斜させて形成している。図９では、前記配線パターン１２，１３の厚みは一定で、上面前記保持台１０ｃの上面が、配線パターン１２，１３の近接するに従い次第に高さが低くなるように傾斜させて形成している。配線パターンに傾斜を設ける方法は、例えば、厚膜印刷で配線パターンを形成する際に近接するに従い次第に厚みが薄くなるように形成するか、形成された配線パターンに対して近接するに従い次第に厚みが薄くなるようにメタルエッチングするとよい。保持台に傾斜を設ける方法は、例えば、セラミック積層する際に配線パターンの近接するに従い細かな階段状に高さが低くなるように形成するか、配線パターンの近接するに従い次第に高さが低くなるように型を使用しプレスすることで実現できる。これらの変形例では、前記一対の配線パターン１２，１３は、お互いの配線パターンが近接するに従い次第に高さが低くなるように配置されているので、サイズの異なる圧電振動板３を配線パターン１２，１３に搭載しても、一対の配線パターン１２，１３の間に向かって圧電振動板３が位置決めされる。このため、圧電振動板３を保持台１０ｃの中央に横ズレすることなく安定して搭載することができる。特に、前記第１の収納部よりサイズの小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板３を高部配線パターン部１２１，１３１に搭載した場合、圧電振動板の励振電極３２が低部配線パターン部１２２，１３２の間にある無電極部１２５，１３５に位置決めされ、低部配線パターン部１２２，１３２とショートすることが一切なくなる。さらに、圧電振動板３のサイズが大きくなれば、第１の収納部にある集積回路素子２との高さ方向の距離を離すことができるので、接触の可能性が高いサイズの大きな圧電振動板３によって、集積回路素子２の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、配線パターン１２，１３と圧電振動板３の稜部が線接触した状態で搭載されるので、圧電振動板３の下側の隙間に導電性接合材Ｓがたまり、接合強度を向上させることができる。なお、図８と図９の構成を組み合わせることも可能である。
【００３８】
上記第１の実施形態、および第２の実施形態では、封止用の金属リングを用いないシーム溶接による気密封止を例にしているが、封止用の金属リングを用いてもよく、レーザーや電子ビームなどのビーム封止や、封止材としてガラスを用いたガラス封止であってもよい。また、圧電振動板とセラミックベースとの接合に用いる導電性接合材は、樹脂接着剤に限らず、メッキバンプや金属バンプ、あるいは金属ろう材などであってもよい。さらに、集積回路素子とセラミックベースとの電気的接続は、ワイヤーボンディング工法に限らず、フリップチップボンディング工法などを採用してもよい。
【００３９】
本発明は、その精神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できるので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図３】図１のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図４】第２の実施形態を示す平面図である。
【図５】図４のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図６】図４のセラミックベースに中型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＤ−Ｄ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図７】図４のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＥ−Ｅ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図８】図４のセラミックベースの形態の第１の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＦ−Ｆ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＧ−Ｇ線に沿った断面図（ｃ）である。
【図９】図４のセラミックベースの形態の第２の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＨ−Ｈ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＩ−Ｉ線に沿った断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００４１】
１ セラミックベース
２ 集積回路素子
３ 圧電振動板
Ｓ 導電性接合材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックベース上に集積回路素子と圧電振動板とが実装され、発振回路を構成してなる圧電発振器に関するものであって、表面実装型圧電発振器のパッケージ構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、圧電発振器は部品の表面実装化の要求から、周囲に堤部が形成されたセラミックベースの収納部に圧電振動板を収納し、ろう材が形成された金属蓋を被せ、溶接により気密的に封止する構成が一般的である。近年、携帯用電子機器、例えば携帯電話器は軽量、薄型、小型化が進んでいる。これに伴って、圧電振動板もより小型化されたものが開発され、圧電発振器も小型化されているのが現状である。このような小型化された圧電振動板には、従来の圧電振動板に比較して、特定回路の特性に対応したものがあった。そこで、従来のパッケージを利用しながらより小型化された圧電振動板との組み合わせによる選択肢を増やし、より様々な回路特性に対応させる必要性が増大している。
【０００３】
特に、小型化された圧電振動板では高周波化に対応されたものが従来の圧電振動板に比べて充実しており、集積回路素子についてもこのような小型で高周波向けの圧電振動板とのマッチングが行われたものが充実している。このため、あらかじめ高周波設計が完了した小型の圧電振動板と集積回路を従来のパッケージに利用するほうがコスト増大を抑制するばかりでなく、より信頼性の高い圧電発振器が得られる。
【特許文献１】特開２００２−１５８５５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、サイズの異なる圧電振動板を一つのパッケージに搭載することが開示されているが、保持台と枕部の両方に接しないサイズの圧電振動板を搭載することはできない。つまり、小型化された圧電振動板をより大きな従来のパッケージに搭載するので、保持台より下側に圧電振動板が傾いて搭載され、例えば、パッケージと集積回路素子をワイヤーボンディング工法で接続している場合、圧電振動板の傾きによりワイヤーを傷つけたり、切断することがあった。また、小型化された圧電振動板が保持台より下側に傾いて搭載されると、圧電振動板の励振電極を介して保持台に形成された極性の異なる一対の配線パターン同士がショートして、集積回路素子の破壊を招く危険性もあった。さらに、小型化された圧電振動板をより大きな従来のパッケージに搭載すると、圧電振動板とパッケージに隙間が多くなり、圧電振動板の励振電極の質量を増減することで周波数調整する場合に、電極材料の一部が前記隙間を通って集積回路素子の端子部に付着し、特性に悪影響を与えることがあった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能で、圧電振動板の傾きや配線パターンとのショートの問題をなくし、かつ周波数調整する際の悪影響を抑制することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は次の構成により実現をすることができる。
【０００７】
すなわち請求項１に示すように、絶縁性ベースと蓋を有する表面実装型圧電発振器であって、圧電発振回路を構成してなる集積回路素子と励振電極が形成された圧電振動板と、上面に複数の前記集積回路素子用の配線パターンが形成されるとともに前記集積回路素子を収納する第１の収納部と、第１の収納部の上部に前記圧電振動板を収納する第２の収納部と、前記第１の収納部と第２の収納部の周囲に形成された堤部とを有してなる絶縁性ベースと、前記絶縁性ベースに被せて気密封止してなる蓋とを具備してなり、前記絶縁性ベースの第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台と前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部が形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板と電気的機械的に接合される前記圧電振動板用の一対の配線パターンが形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部が形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に示すように、上記構成に加えて、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域のみに偏って形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に示すように、上記構成に加えて、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは、前記保持台のうち前記第１の収納部から離隔する領域に高部配線パターン部と、前記第１の収納部へ近接する領域に低部配線パターン部とを有し、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に示すように、上記構成に加えて、前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に示すように、上記構成に加えて、前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
特許請求項１により、前記圧電振動子板用の一対の配線パターンに、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能となる。このとき、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台と枕部の両方に接する圧電振動板は枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。また、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記絶縁性の補助保持部が形成されているので、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記配線パターンに搭載しても、圧電振動板の板面の一部が絶縁性の補助保持部に接して、圧電振動板の励振電極を介して極性の異なる配線パターン同士がショートすることなく、圧電振動板の傾きを抑制することができる。このため、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、補助保持部は、前記配線パターンより高さを低く形成しているので、前記圧電振動板を配線パターンと枕部に位置させる際に接触することがなく、前記配線パターンに搭載した際にも保持台との隙間が確保されるので、圧電振動板の振動を妨げることがなく特性を劣化させることがない。
【００１３】
特許請求項２により、上述の作用効果に加え、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域にのみに偏って形成されているので、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分を補助保持部として利用できる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の励振電極に対して質量を増減する周波数調整する実施する場合、励振電極の中心部を第１の収納部から隔離する方向へずらすことができるので、電極材料が圧電振動板との隙間を通って第１の収納部へ飛散するのが抑制される。このため、周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００１４】
特許請求項３により、上述の作用効果に加え、前記一対の配線パターンのうち、高部配線パターン部と低部配線パターン部にそれぞれ配置することで、外形サイズの異なる圧電振動板の選択的な搭載が可能となる。このとき、前記第１の収納部よりサイズの大きな圧電振動板は、低部配線パターン部から枕部までの寸法に対応したものと、高部配線パターン部から枕部までの寸法に対応したものの２種類搭載が行え、かつ、各圧電振動板について枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。また、前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されているので、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記高部配線パターン部に搭載することができる。そして、圧電振動板の励振電極を介して一対の低部配線パターン部がお互いにショートすることなく、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分を補助保持部として利用できる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部に接しない圧電振動板の一端を前記高部配線パターン部に搭載することで、当該圧電振動板の励振電極に対して質量を増減する周波数調整する実施する場合、励振電極の中心部を第１の収納部から隔離する方向へずらすことができる。従って、電極材料が圧電振動板との隙間を通って第１の収納部へ飛散するのが抑制され、結果として周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００１５】
特許請求項４により、上述の作用効果に加え、前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなるので、低部配線パターン部に搭載される圧電振動板の位置ズレが認識しやすくなる。また、低部配線パターン部に塗布される導電性接合材Ｓが、高部配線パターン部へ流れ出すのも抑制できる。このため、圧電振動板の接合強度バラツキをなくし、圧電振動板の上部への余分な導電性接合材Ｓの回り込みもなくなる。高部配線パターン部に搭載される圧電振動板の引出電極部と低部配線パターン部での電極同士の対向することが避けられるので、浮遊容量の影響を軽減できる。
【００１６】
特許請求項５により、上述の作用効果に加え、前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されているので、サイズの異なる圧電振動板を配線パターンに搭載しても、一対の配線パターンの間に向かって圧電振動板が位置決めされる。このため、圧電振動板を保持台の中央に横ズレすることなく安定して搭載することができる。特に、前記第１の収納部よりサイズの小さく、枕部に接しない圧電振動板を高部配線パターン部に搭載した場合、堤部側に偏って搭載されることがなくなるので、圧電振動板の励振電極が低部配線パターン部の間にある無電極部に位置決めされ、低部配線パターン部とショートすることが一切なくなる。さらに、圧電振動板のサイズが大きくなれば、第１の収納部にある集積回路素子との高さ方向の距離を離すことができるので、接触の可能性の高いサイズの大きな圧電振動板によって、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、配線パターンと圧電振動板の稜部が線接触した状態で搭載されるので、圧電振動板の下側の隙間に導電性接合材がたまり、接合強度を向上させることができる。
【００１７】
本発明によれば、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能で、かつ圧電振動板の傾きなくし、周波数調整する際の悪影響を抑制することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。本発明による第１の実施の形態につき表面実装型水晶発振器を例にとり図１乃至図３とともに説明する。図１は第１の実施の形態を示す平面図である。図２は図１のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。図３は図１のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。表面実装型水晶発振器は、上部が開口した凹部を有するセラミックベース（絶縁性ベース）１と、当該セラミックベースの中に収納される集積回路素子２と、同じく当該セラミックベース中の上部に収納される圧電振動板３と、セラミックベースの開口部に接合される蓋（図示せず）とからなる。
【００１９】
セラミックベース１は全体として直方体で、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であり、断面でみて凹形の収納部１０を有する構成である。収納部１０は第１の収納部１０ａ（下部収納部）と第２の収納部１０ｂ（上部収納部）からなり、それぞれ圧電振動板３と集積回路素子２が収納される。収納部周囲には堤部１１が形成されており、堤部１１の上面は平坦であり、当該堤部上に周状の第１の金属層１１ａ（封止用部材）が形成されている。当該第１の金属層１１ａの上面も平坦になるよう形成されており、タングステン、ニッケル、金の順で金属膜層を構成している。タングステンは厚膜印刷技術を活用してメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、またニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。
【００２０】
セラミックベース側端部には上下方向に伸長する複数のキャスタレーションが形成されている。当該キャスタレーションは円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成である。なお、前記第１の金属層１１ａはセラミックベースの角部の堤部を上下に貫通接続する図示しない導電ビアにより、セラミックベース下面に形成された外部接続電極（図示せず）に電気的に導出されている。当該外部導出電極をアース接続することにより、後述の金属蓋が金属層１１ａ、導電ビアを介して接地され、電子部品の電磁気的なシールド効果を得ることができる。なお、前述のとおり、当該導電ビアは周知のセラミック積層技術により形成することができる。
【００２１】
セラミックベース１内部において、下方面には前述のとおり集積回路素子２を収納する第１の収納部１０ａと、後述する圧電振動板の一端を保持する保持台１０ｃと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部１０ｄが形成されており、前記第１の収納部１０ａの上方には、第２の収納部１０ｂが形成されている。前記枕部の上面には、外部端子と接続されないダミーパターン１４が形成されている。前記保持台の上面には、前記第１の収納部１０ａから離隔する領域のみに偏って前記圧電振動子板用の配線パターン１２，１３が短辺方向に並んで形成されている。このため、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃを補助保持部として利用できる。そして、前記補助保持部１０１ｃは、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４と前記配線パターン１２，１３に対して、パターンが形成されていない分だけ高さが低く設定されている。
【００２２】
各配線パターンは導電ビアにより反対面にあるセラミックベース下面に形成された外部接続端子電極（図示せず）にそれぞれ入出力端子として引き出される。また、前記第１の収納部１０ａの周辺部分で前記保持台と枕部の間には、集積回路素子２との配線パターン１６ａが複数並んで形成されている。このような構成のセラミックベースは周知のセラミック積層技術やメタライズ技術を用いて形成され、配線パターンは前述の金属層１１ａ形成と同様にタングステン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。なお、ダミーパターン１４はタングステン等によるメタライズ層のみが形成された構成である。
【００２３】
前記下部収納部に搭載される集積回路素子２は、圧電振動板３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、その上面には接続端子（図示せず）が複数形成されている。当該集積回路素子２は、集積回路素子の複数の接続端子と前記セラミックベースに形成された複数の接続パッド１６ａとをそれぞれワイヤーボンディング工法により接続される。
【００２４】
前記集積回路素子２の上方には所定の間隔を持って圧電振動板３が搭載される。圧電振動板３は例えば矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、その表裏面に対向して一対の矩形状励振電極３１，３２（３１のみ図示）と、当該励振電極を水晶振動板の外周に引き出す引出電極３３，３４とが形成されている。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。
【００２５】
圧電振動板とセラミックベースとの接合は、例えば導電性接合材Ｓを配線パターン１２，１３の上面にディスペンサの塗布ノズルから適量供給される。その後圧電振動板２を配線パターン１２，１３に搭載する。これにより圧電振動板の引出電極と配線パターンとは電気的機械的接続されるが、必要に応じて搭載した圧電振動板の引出電極部分に再度導電性接合材（図示せず）を上塗り塗布してもよい。なお、導電性接合材Ｓはペースト状であり、例えば銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系導電樹脂接着剤をあげることができるが、シリコーン系以外に例えば、ウレタン系、イミド系、ポリイミド系、エポキシ系の導電樹脂接着剤を用いることができる。
【００２６】
このとき、図２では、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台の配線パターン１２，１３と枕部１０ｄの両方に接する圧電振動板を本発明の実施形態のセラミックベースに搭載する状態を示している。配線パターン１２，１３と枕部のダミーパターン１４に圧電振動板３を位置させることで、前記補助保持部１０１ｃと圧電振動板３が接触することがなく、圧電振動板３の傾きを抑制することができる。図３では、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板を本発明の実施形態のセラミックベースに搭載する状態を示している。圧電振動板３の一端を前記配線パターン１２，１３に搭載することで、保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃで圧電振動板３の傾きを抑制することができる。以上により、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることも一切なくなる。また、前記補助保持部１０１ｃは、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４と前記配線パターン１２，１３に対して、パターンが形成されていない分だけ高さが低く設定されている。このため、前記圧電振動板を前記配線パターン１２，１３に搭載した際にも、保持台１０ｃとの隙間が確保されるので、圧電振動板３の振動を妨げることがなく特性が劣化することもない。
【００２７】
セラミックベースを気密封止する蓋（図示せず）は、例えば、コバール等からなるコア材に金属ろう材（封止材）が形成された構成であり、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り、銀ろう層がセラミックベースの第１の金属層と接合される構成となる。金属蓋の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。
【００２８】
セラミックベース１の収納部１０に集積回路素子２と圧電振動板３を格納し、前記金属蓋にて被覆し、金属蓋の封止材とセラミックベースの封止用部材を溶融硬化させ、気密封止を行う。本実施の形態においては、封止用の金属リングを用いないシーム溶接による気密封止を行っており、前記金属蓋の長辺と短辺の稜部に沿ってシームローラを走行させることで、金属蓋に形成された銀ろう（封止材）とセラミックベース１の第１の金属層１１ａ（封止用部材）を溶接させ、気密封止が行われる。
【００２９】
次に、本発明による第２の実施の形態につき表面実装型水晶発振器を例にとり図４乃至図７とともに説明する。図４は第２の実施の形態を示す平面図である。図５は図４のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｂ）である。図６は図４のセラミックベースに中型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＤ−Ｄ線に沿った断面図（ｂ）である。図７は図４のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＥ−Ｅ線に沿った断面図（ｂ）である。なお、基本構成は第１の実施形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、一部説明を割愛する。
【００３０】
セラミックベース１内部において、下方面には前述のとおり集積回路素子２を収納する第１の収納部１０ａ（下部収納部）と、後述する圧電振動板の一端を保持する保持台１０ｃと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部１０ｄが形成されており、前記第１の収納部１０ａの上方には、第２の収納部１０ｂ（上部収納部）が形成されている。前記枕部の上面には、外部端子と接続されないダミーパターン１４が形成されている。前記保持台の上面には、前記圧電振動子板用の配線パターン１２，１３が短辺方向に並んで形成されている。これらの配線パターン１２，１３は、前記第１の収納部１０ａから離隔する領域に高部配線パターン部１２１，１３１と、前記第１の収納部１０ａへ近接する領域に低部配線パターン部１２２，１３２とを有し、低部配線パターン部は、各配線パターンが近接する中央領域に無電極部１２３，１３３が形成されている。
【００３１】
このため、高部配線パターン部１２１，１３１と低部配線パターン部１２２，１３２にそれぞれ配置することで、外形サイズの異なる圧電振動板の搭載が可能となる。このとき、図５，図６に示すように、前記第１の収納部よりサイズが大きく、保持台の配線パターン１２，１３と枕部１０ｄの両方に接する圧電振動板３は、高部配線パターン部１２１，１３１から枕部のダミーパターン１４までの寸法に対応した大型のものと、低部配線パターン部１２２，１３２から枕部１０ｄまでの寸法に対応した中型のものの２種類の搭載が行え、かつ、各圧電振動板について枕部に位置させることで傾きを抑制することができる。
【００３２】
また、前記保持台１０ｄは絶縁性材料からなり、前記一対の低部配線パターン部１２２，１３２の間に無電極部１２３，１３３を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部１２２，１３２はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されている。このとき無電極部１２３，１３３は、搭載される小型の圧電振動板の励振電極より大きく形成しており、搭載される小型の圧電振動板の励振電極の寸法に応じて寸法調整が必要となる。このため、図７に示すように、前記第１の収納部よりサイズが小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板３の一端を前記高部配線パターン部１２１，１３１に搭載することができる。そして、低部配線パターン部１２２，１３２とショートすることなく、特別な加工を施すことなく保持台の第１の収納部に近接した稜部分１０１ｃを補助保持部として利用できるので、圧電振動板３の傾きを抑制することができる。以上により、第１の収納部に収納された集積回路素子と圧電振動板が接触することがなくなり、集積回路素子の端子部やワイヤーを傷つけることも一切なくなる。圧電振動板の底面側の励振電極３２を介して極性の異なる低部配線パターン部１２２，１３２がお互いにショートすることがなくなり、集積回路素子の破壊を招くことも一切なくなる。また、前記第１の収納部よりサイズが小さく枕部に接しない圧電振動板３の一端を前記高部配線パターン部１２１，１３１に搭載することで、当該圧電振動板の励振電極３１に対して質量を増減する周波数調整する場合、励振電極３１の中心部を第１の収納部１０ａから隔離する方向へずらすことができる。従って、電極材料が圧電振動板との隙間を通って下部収納部１０ａへ飛散するのが抑制され、結果として周波数調整に関連する電極材料が集積回路素子２に付着することがなくなり、特性に悪影響を与えることがない。
【００３３】
そして、これらの各配線パターン１２，１３は、タングステン等のメタライズからなるとともに、厚膜印刷技術を活用することで低部配線パターン部１２２，１３２と高部配線パターン部１２１，１３１を極めて容易に作成することができる。例えば、低部配線パターン部１２２，１３２と高部配線パターン部１２１，１３１の全体については、単層のメタライズを形成し、高部配線パターン部１２１，１３１の領域については、前記メタライズの上面にさらに１層以上のメタライズを積層することで、メタライズバンプが構成されている。これらメタライズの高さ調整は、積層回数を変えることで極めて容易に調整することができる。このように構成することで、無電極部１２３，１３３である前記補助保持部１０１ｃが最も低く、次に低部配線パターン部１２２，１３２が低く、そして高部配線パターン部１２１，１３１が最も高くなるように構成している。また、前記枕部１０ｄのダミーパターン１４は、前記高部配線パターン部１２１，１３１と同じ高さに設定している。以上により、前記圧電振動板を、前記配線パターン１２，１３に搭載した際にも、保持台１０ｃとの隙間が確保されるので、圧電振動板３の振動を妨げることがなく特性が劣化することもない。
【００３４】
また、前記低部配線パターン部１２２，１３２は、高部配線パターン部に近接する幅狭部１２４，１３４と、前記第１の収納部に近接する幅広部１２５，１３５が形成されている。このため、低部配線パターン部１２２，１３２に搭載される圧電振動板３の位置ズレが認識しやすくなる。低部配線パターン部１２２，１３２に塗布される導電性接合材Ｓが、高部配線パターン部１２１，１３１へ流れ出すのを抑制できる。このため、圧電振動板の接合強度バラツキをなくし、圧電振動板の上部への余分な導電性接合材Ｓの回り込みもなくなる。高部配線パターン部１２１，１３１に搭載される圧電振動板３の引出電極３３，３４と低部配線パターン部１２２，１３２とがお互いに電極同士で対向して配置されることが避けられるので、浮遊容量の影響を軽減できる。
【００３５】
セラミックベース１の収納部１０に集積回路素子２と圧電振動板３を格納し、前記金属蓋にて被覆し、金属蓋の銀ろう（封止材）とセラミックベースの第１の金属層１１ａ（封止用部材）を溶融硬化させ、シーム溶接による気密封止を行う。
【００３６】
上述の実施形態の変形例について、図８、図９とともに説明する。図８は図４のセラミックベースの第１の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＦ−Ｆ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＧ−Ｇ線に沿った断面図（ｃ）である。図９は図４のセラミックベースの第２の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＨ−Ｈ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＩ−Ｉ線に沿った断面図（ｃ）である。なお、基本構成は第２の実施形態と同じであるので、同じ構成部分については同番号を用いるとともに、相違点のみを説明する。
【００３７】
図８では、保持台１０ｃの高さは一定で、前記配線パターン１２，１３の上面のみが、近接するに従い次第に高さが低くなるように傾斜させて形成している。図９では、前記配線パターン１２，１３の厚みは一定で、上面前記保持台１０ｃの上面が、配線パターン１２，１３の近接するに従い次第に高さが低くなるように傾斜させて形成している。配線パターンに傾斜を設ける方法は、例えば、厚膜印刷で配線パターンを形成する際に近接するに従い次第に厚みが薄くなるように形成するか、形成された配線パターンに対して近接するに従い次第に厚みが薄くなるようにメタルエッチングするとよい。保持台に傾斜を設ける方法は、例えば、セラミック積層する際に配線パターンの近接するに従い細かな階段状に高さが低くなるように形成するか、配線パターンの近接するに従い次第に高さが低くなるように型を使用しプレスすることで実現できる。これらの変形例では、前記一対の配線パターン１２，１３は、お互いの配線パターンが近接するに従い次第に高さが低くなるように配置されているので、サイズの異なる圧電振動板３を配線パターン１２，１３に搭載しても、一対の配線パターン１２，１３の間に向かって圧電振動板３が位置決めされる。このため、圧電振動板３を保持台１０ｃの中央に横ズレすることなく安定して搭載することができる。特に、前記第１の収納部よりサイズの小さく、枕部１０ｄに接しない圧電振動板３を高部配線パターン部１２１，１３１に搭載した場合、圧電振動板の励振電極３２が低部配線パターン部１２２，１３２の間にある無電極部１２５，１３５に位置決めされ、低部配線パターン部１２２，１３２とショートすることが一切なくなる。さらに、圧電振動板３のサイズが大きくなれば、第１の収納部にある集積回路素子２との高さ方向の距離を離すことができるので、接触の可能性が高いサイズの大きな圧電振動板３によって、集積回路素子２の端子部やワイヤーを傷つけることもなくなる。極性の異なる配線パターン間のショートによって集積回路素子の破壊を招くこともなくなる。また、配線パターン１２，１３と圧電振動板３の稜部が線接触した状態で搭載されるので、圧電振動板３の下側の隙間に導電性接合材Ｓがたまり、接合強度を向上させることができる。なお、図８と図９の構成を組み合わせることも可能である。
【００３８】
上記第１の実施形態、および第２の実施形態では、封止用の金属リングを用いないシーム溶接による気密封止を例にしているが、封止用の金属リングを用いてもよく、レーザーや電子ビームなどのビーム封止や、封止材としてガラスを用いたガラス封止であってもよい。また、圧電振動板とセラミックベースとの接合に用いる導電性接合材は、樹脂接着剤に限らず、メッキバンプや金属バンプ、あるいは金属ろう材などであってもよい。さらに、集積回路素子とセラミックベースとの電気的接続は、ワイヤーボンディング工法に限らず、フリップチップボンディング工法などを採用してもよい。
【００３９】
本発明は、その精神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できるので、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求範囲によって示すものであって、明細書本文に拘束されるものではない。さらに、特許請求の範囲の均等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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＡ−Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図３】図１のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図４】第２の実施形態を示す平面図である。
【図５】図４のセラミックベースに大型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図６】図４のセラミックベースに中型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＤ−Ｄ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図７】図４のセラミックベースに小型の圧電振動板を搭載した状態の平面図（ａ）と、その平面図のＥ−Ｅ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図８】図４のセラミックベースの形態の第１の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＦ−Ｆ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＧ−Ｇ線に沿った断面図（ｃ）である。
【図９】図４のセラミックベースの形態の第２の変形例を示す平面図（ａ）と、その平面図のＨ−Ｈ線に沿った断面図（ｂ）と、その平面図のＩ−Ｉ線に沿った断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００４１】
１ セラミックベース
２ 集積回路素子
３ 圧電振動板
Ｓ 導電性接合材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性ベースと蓋を有する表面実装型圧電発振器であって、
圧電発振回路を構成してなる集積回路素子と励振電極が形成された圧電振動板と、
上面に複数の前記集積回路素子用の配線パターンが形成されるとともに前記集積回路素子を収納する第１の収納部と、第１の収納部の上部に前記圧電振動板を収納する第２の収納部と、前記第１の収納部と第２の収納部の周囲に形成された堤部とを有してなる絶縁性ベースと、
前記絶縁性ベースに被せて気密封止してなる蓋とを具備してなり、
前記絶縁性ベースの第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台と前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部が形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板と電気的機械的に接合される前記圧電振動板用の一対の配線パターンが形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部が形成されてなることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項２】
前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域のみに偏って形成されてなることを特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項３】
前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは、前記保持台のうち前記第１の収納部から離隔する領域に高部配線パターン部と、前記第１の収納部へ近接する領域に低部配線パターン部とを有し、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されてなることを特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項４】
前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなることを特徴とする特許請求項３記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項５】
前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されてなることを特徴とする特許請求項１乃至４記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項１】
絶縁性ベースと蓋を有する表面実装型圧電発振器であって、
圧電発振回路を構成してなる集積回路素子と励振電極が形成された圧電振動板と、
上面に複数の前記集積回路素子用の配線パターンが形成されるとともに前記集積回路素子を収納する第１の収納部と、第１の収納部の上部に前記圧電振動板を収納する第２の収納部と、前記第１の収納部と第２の収納部の周囲に形成された堤部とを有してなる絶縁性ベースと、
前記絶縁性ベースに被せて気密封止してなる蓋とを具備してなり、
前記絶縁性ベースの第２の収納部には、前記圧電振動板の一端を保持する絶縁性の保持台と前記第１の収納部を介して前記保持台と対向する位置に枕部が形成され、前記保持台の上面には、前記圧電振動板と電気的機械的に接合される前記圧電振動板用の一対の配線パターンが形成されてなり、前記保持台の第１の収納部に近接する領域には、前記配線パターンより高さの低い絶縁性の補助保持部が形成されてなることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項２】
前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは前記保持台のうち第１の収納部から離隔する領域のみに偏って形成されてなることを特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項３】
前記保持台は絶縁性材料からなり、前記一対の配線パターンは、前記保持台のうち前記第１の収納部から離隔する領域に高部配線パターン部と、前記第１の収納部へ近接する領域に低部配線パターン部とを有し、前記一対の低部配線パターン部の間に無電極部を形成し、かつ前記一対の低部配線パターン部はお互いに離隔する堤部側に偏って形成されてなることを特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項４】
前記一対の低部配線パターン部は、高部配線パターン部に近接する幅狭部と、前記第１の収納部に近接する幅広部が形成されてなることを特徴とする特許請求項３記載の表面実装型圧電発振器。
【請求項５】
前記一対の配線パターンは、お互いの配線パターンの上面が近接するに従い次第に高さが低くなるように形成されてなることを特徴とする特許請求項１乃至４記載の表面実装型圧電発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３４５４８２（Ｐ２００６−３４５４８２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３８１４９（Ｐ２００６−３８１４９）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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