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発明の名称 表面実装型圧電発振器用パッケージ、及び表面実装型圧電発振器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−96371(P2007−96371A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−278929(P2005−278929)
出願日 平成17年9月26日(2005.9.26)
代理人 【識別番号】100085660
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 均
発明者 小野 桂嗣
要約 課題
絶縁容器の上面側凹所内に圧電振動素子を搭載して気密収納し、絶縁容器の外底面にIC部品を搭載し、4つの実装端子を絶縁容器外底面の一辺に沿って一列に配置することにより、容器外底面のIC部品搭載用スペースを拡大して、小型化を可能としたパッケージ、及び表面実装型圧電発振器を提供する。

解決手段
上面に凹所3を有した絶縁容器4と、凹所内に配置されて圧電振動素子20の各励振電極と電気的に接続される内部パッド5と、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子6と、発振回路を構成するIC部品25を搭載するために絶縁容器の外底面7に配置された底面パッド8と、各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体9と、を備え、各実装端子は、絶縁容器外底面の一辺に沿って突設した段差部11の底面に配置されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子と、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、
前記各実装端子は、前記絶縁容器外底面の一辺に沿って突設した段差部の底面に配置されていることを特徴とする表面実装型圧電発振器用パッケージ。
【請求項2】
上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子と、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、
前記各実装端子には、凸状端子部材が電気的機械的に固定されていることを特徴とする表面実装型圧電発振器用パッケージ。
【請求項3】
上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装パッドと、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、
前記絶縁容器外底面の前記一辺に沿った位置には、前記各実装パッドに跨って単一の柱状端子部材が接合されており、
前記柱状端子部材は、絶縁基部と、該絶縁基部の裏面に形成されて前記各実装パッドと個別に導通する裏面電極と、前記各裏面電極と個別に導通し且つ該絶縁基部底面に露出配置された実装端子と、を備えていることを特徴とする表面実装型圧電発振器用パッケージ。
【請求項4】
請求項1、2、又は3に記載の表面実装型圧電発振器用パッケージを用いて構成した表面実装型圧電発振器であって、前記内部パッドに圧電振動素子の各励振電極を電気的に接続した状態で前記凹所が金属蓋にて気密封止されており、前記底面パッドには発振回路を構成するIC部品が搭載されていることを特徴とする表面実装型圧電発振器。
【請求項5】
前記IC部品をモールド樹脂により被覆することにより前記絶縁容器外底面に一体化したことを特徴とする請求項4に記載の表面実装型圧電発振器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電振動子のパッケージ底面にIC部品を組み込んだ表面実装型圧電発振器におけるパッケージ構造の改良に関し、特に搭載するIC部品のサイズを小型化することなくパッケージ平面積を減縮することにより全体形状を小型化することを可能とした表面実装型圧電発振器用パッケージ、及び表面実装型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
移動体通信市場においては、各種電装部品の実装性、保守・取扱性、装置間での部品の共通性等を考慮して、各機能毎に部品群のモジュール化を推進するメーカーが増えている。また、モジュール化に伴って、小型化、低コスト化も強く求められている。
特に、基準発振回路、PLL回路、及びシンセサイザー回路等、機能及びハード構成が確立し、且つ高安定性、高性能化が要求される回路部品に関してモジュール化への傾向が強まっている。更に、これらの部品群をモジュールとしてパッケージ化することによりシールド構造が確立しやすくなるという利点がある。
複数の関連部品をモジュール化、パッケージ化することにより構築される表面実装用のIC部品としては、例えば圧電振動子、圧電発振器、SAWデバイス等を例示することができるが、これらの機能を高く維持しつつ、更なる小型化を図るために、例えは図4に示した如き二階建て構造のモジュールが採用されている。
【0003】
即ち、図4(a)(b)及び(c)は二階建て構造型(H型)モジュールとしての表面実装型圧電発振器(水晶発振器)の従来構成を示す縦断面図、IC部品搭載前の状態を示す底部斜視図、及びIC部品搭載状態を示す底部斜視図である。
この圧電発振器は、パッケージ100の上面と下面に夫々設けた凹所102、103内に圧電振動素子110とIC部品115を搭載した構成を有している。
この圧電発振器のパッケージ100は、上面と下面に夫々凹所102、103を有した縦断面形状が略H型の絶縁容器101と、絶縁容器の矩形環状の外底面の対向する2辺に沿って夫々突設した各段差部114の底面に2個ずつ配置した実装端子105と、各実装端子105と圧電振動素子110の各励振電極とを電気的に接続するために上面側凹所102内に設けた2つの上面側内部パッド102aと、発振回路(圧電振動素子の励振信号を発振用に増幅するための増幅回路)、温度補償回路(圧電振動素子の周波数温度特性を補償するための回路)等の集積回路を備えたIC部品115を搭載するために下面側凹所103の天井面に配置された下面側内部パッド103aと、各実装端子105と上面側内部パッド102aと下面側内部パッド103aとの間を導通する導体106と、を備えている。圧電発振器は、パッケージ100の上面側内部パッド102aに圧電振動素子110を接続固定して上面側凹所102を金属蓋120にて封止すると共に、下面側内部パッド103aにIC部品115を接続固定した構成を備えている(特開2002−329839公報)。
この圧電発振器をプリント基板上に実装する際には、各段差部114の底面に設けた実装端子105を用いた半田付けが行われる。
このような圧電発振器においては、絶縁容器101の外底面の対向する2辺に沿ってのみ細幅突起状の段差部114が形成されており、他の対向する2辺は平坦面となっているため、この平坦なエリアAを含む絶縁容器外底面の平坦面全体をIC部品搭載スペースとして活用することができる。このため、絶縁容器外底面の4辺が段差部により包囲されているタイプに比して搭載できるIC部品サイズを大型化できるばかりでなく、IC部品の端縁とエリアAとの間に図4(c)のように余剰スペースSが形成される場合には、予め当該余剰スペースSの幅の分だけ絶縁容器を短縮して小型化することができる。
【0004】
ところで、更に圧電発振器を小面積化するためには、IC部品そのものを小型化するしか方法がないが、その場合には膨大な開発時間と開発費とを費やす必要が生じるため、圧電発振器を早急に小型化したり低価格化することは困難である。
例えば、図4(c)中の段差部114の上面のうち実装端子105が形成されていないエリアBをIC部品搭載用のエリアとして活用できればパッケージ面積の小型化が可能となるが、2つの段差部114が存在する限り、エリアBを利用してIC部品を搭載することは不可能である。
従って上記パッケージ構造を採用する限り、圧電発振器を小面積化することには限界があり、小型化するためには上記の如き不具合を伴う小型のIC部品を開発するしかなかった。
【特許文献1】特開2002−329839公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、絶縁容器の上面側凹所内の内部パッドに圧電振動素子を搭載して気密的に収納すると共に、絶縁容器の外底面にIC部品を搭載した表面実装型圧電発振器用パッケージにおいて、表面実装用の4つの実装端子を絶縁容器外底面の一辺に沿って一列に配置することにより、絶縁容器外底面のIC部品搭載用スペースを拡大して、パッケージの小面積化を可能とした表面実装型圧電発振器用パッケージ、及び表面実装型圧電発振器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子と、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、前記各実装端子は、前記絶縁容器外底面の一辺に沿って突設した段差部の底面に配置されていることを特徴とする。
請求項2の発明は、上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子と、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、前記各実装端子には、凸状端子部材が電気的機械的に固定されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、上面に凹所を有した絶縁容器と、該凹所内に配置されて圧電振動素子の各励振電極と電気的に接続される内部パッドと、該絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装パッドと、発振回路を構成するIC部品を搭載するために絶縁容器の外底面に配置された底面パッドと、前記各実装端子と前記各内部パッドと前記底面パッドとの間を導通する導体と、を備え、前記絶縁容器外底面の前記一辺に沿った位置には、前記各実装パッドに跨って単一の柱状端子部材が接合されており、前記柱状端子部材は、絶縁基部と、該絶縁基部の裏面に形成されて前記各実装パッドと個別に導通する裏面電極と、前記各裏面電極と個別に導通し且つ該絶縁基部底面に露出配置された実装端子と、を備えていることを特徴とする。
請求項4の発明に係る表面実装型圧電発振器は、請求項1、2、又は3に記載の表面実装型圧電発振器用パッケージを用いて構成した表面実装型圧電発振器であって、前記内部パッドに圧電振動素子の各励振電極を電気的に接続した状態で前記凹所が金属蓋にて気密封止されており、前記底面パッドには発振回路を構成するIC部品が搭載されていることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項4において、前記IC部品をモールド樹脂により被覆することにより前記絶縁容器外底面に一体化したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、絶縁容器の上面側凹所内の内部パッドに圧電振動素子を搭載して気密的に収納すると共に、絶縁容器の平坦な外底面にIC部品を搭載した表面実装型圧電発振器用パッケージにおいて、表面実装用の4つの実装端子を絶縁容器外底面の一辺に沿って一列に配置したので、絶縁容器外底面のIC部品搭載用スペースを拡大して、パッケージの小面積化を実現できる。
また、上記実装端子を用いてマザープリント基板上にこの圧電発振器を片持ち支持するので機械的衝撃に対する耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は本発明の一実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、(b)はIC部品搭載前の分解状態を示す底部斜視図、(c)はIC部品を搭載した状態の底部斜視図である。
この水晶発振器1は、パッケージ2の上面に設けた凹所3内に水晶振動素子20を搭載して金属蓋10により気密封止すると共に、パッケージ2の外底面にIC部品25を搭載した構成を有している。
パッケージ2は、上面に凹所3を有したセラミック等からなる絶縁容器4と、凹所3内に配置されて水晶振動素子20の各励振電極と電気的に接続される2つの内部パッド5と、絶縁容器の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子6と、発振回路を構成するIC部品25を搭載するために絶縁容器の外底面7に配置された底面パッド8と、各実装端子6と各内部パッド5と底面パッド8との間を導通する導体9と、凹所3内に設けた2つの内部パッド5に水晶振動素子(圧電振動素子)20上の2つの励振電極を夫々電気的に接続した状態で凹所3を気密封止する金属蓋10と、を備えている。
各実装端子6は、例えば水晶振動素子側の各端子と導通する駆動電源用実装端子(Vcc端子)、制御電圧印加用実装端子(Vcon端子)、及び信号出力用実装端子(Out端子)と、接地回路と導通するための接地用実装端子(Gnd端子)の4つの実装端子からなり、これらは絶縁容器外底面7の一辺に沿って突設した段差部11の平坦な底面に沿って一列に離間配置されている。
【0009】
段差部11は、複数枚のセラミックシートを積層してから焼成して硬化させる工程によって絶縁容器4を製造する際に同時に製造され、四角柱状に構成されている。
水晶振動素子20は、水晶基板の表裏両面に夫々励振電極と、各励振電極から基板端縁に延びるリード電極を形成した構成を備えている。2つの内部パッド5は、夫々水晶振動素子20上の2つのリード電極と一対一にて導電性接着剤21により接続されている。
IC部品25は、発振回路(圧電振動素子の励振信号を発振用に増幅するための増幅回路)、温度補償回路(圧電振動素子の周波数温度特性を補償するための回路)等の集積回路を備えたICチップである。
また、必要に応じてアンダーフィルとしての樹脂(モールド樹脂)26を充填してIC部品25を被覆する。
この実施形態に係るパッケージ2(絶縁容器4)は、平面形状が矩形であり、断面形状が略L字形であり、面積が広い外底面7上にIC部品搭載用の底面パッド8を形成し、外底面7の一辺に沿って突設した段差部11の底面に所定の間隔で表面実装用の実装端子6を離間配置したので、段差部11を形成した一辺と対向する他の辺は平坦面となっており、従来例において示した如き2個の段差部を対向配置した従来タイプにおいて、段差部を一個除去した分だけ外底面7上にIC部品搭載用のスペースを広く確保することができる。従って、水晶発振器の小型化、低価格化を実現できる。
【0010】
次に、図2(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底部斜視図である。
この水晶発振器1は、パッケージ2の上面に設けた凹所3内に水晶振動素子20を搭載して金属蓋10により気密封止すると共に、パッケージ2の外底面にIC部品25を搭載した構成を有している。
この実施形態に係る水晶発振器1のパッケージ2は、上面に凹所3を有した絶縁容器4と、凹所3内に配置されて水晶振動素子20の各励振電極と電気的に接続される内部パッド5と、絶縁容器4の全面的に平坦な外底面7の一辺(平坦面)に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装端子6と、発振回路を構成するIC部品25を搭載するために絶縁容器の外底面7に配置された底面パッド8と、各実装端子6と各内部パッド5と底面パッド8との間を導通する導体9と、を備えている。更に、実装端子6には、凸状端子部材30としての金属ボールが電気的機械的に固定されている。
各実装端子6に凸状端子部材30を熱圧着、半田等により固定してからモールド樹脂26によりIC部品25の全面と、凸状端子部材30の一部を被覆する。
この実施形態に係るパッケージ2(絶縁容器4)は、平面形状が矩形の平板状であり、全面的に平坦な外底面上にはIC部品搭載に際して障害となる突起等が存在しない。全面的に平坦な外底面7上にIC部品搭載用の底面パッド8を形成し、外底面7の一辺に沿って所定の間隔で表面実装用の実装端子6を一列に離間配置したので、従来例において示した如き2個の段差部を対向配置した従来タイプに比して、段差部を一個除去した分だけ外底面7上にIC部品搭載用のスペースを広く確保することができる。従って、水晶発振器の小型化、低価格化を実現できる。
【0011】
次に、図3(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底部斜視図である。
この水晶発振器1は、パッケージ2の上面に設けた凹所3内に水晶振動素子20を搭載して金属蓋10により封止すると共に、パッケージ2の外底面にIC部品25を搭載した構成を有している。
この実施形態に係る水晶発振器1のパッケージ2は、上面に凹所3を有した絶縁容器4と、凹所3内に配置されて水晶振動素子20の各励振電極と電気的に接続される内部パッド5と、絶縁容器4の外底面の一辺に沿って一列に配置した少なくとも4つの実装パッド35、発振回路を構成するIC部品25を搭載するために絶縁容器の外底面7に配置された底面パッド8と、各実装パッド35と各内部パッド5と底面パッド8との間を導通する導体9と、を備えている。
更に、絶縁容器外底面7の一辺に沿った位置には、各実装パッド35に跨って単一の柱状端子部材40が接合されている。柱状端子部材40は、絶縁材料から成る四角柱状の絶縁基部41と、絶縁基部41の裏面に形成されて各実装パッド35と個別に導通する裏面電極42と、各裏面電極42と個別に導通し且つ絶縁基部底面に露出配置された実装端子43と、を備えている。
この実施形態では、絶縁容器外底面7を全面的に平坦面とすると共に、外底面7の一端縁に沿って一列に配列した4つの実装パッド35上に柱状端子部材40を接合一体化することにより、柱状端子部材40の底面に設けた実装端子43を利用した表面実装を可能としている。
絶縁容器外底面7にIC部品25と柱状端子部材40を固定してから、モールド樹脂26によってIC部品25を被覆一体化する。
【0012】
この実施形態に係るパッケージ2(絶縁容器4)は、平面形状が矩形の平板状であり、全面的に平坦な外底面上にはIC部品搭載に際して障害となる突起等が存在しない。全面的に平坦な外底面7上にIC部品搭載用の底面パッド8を形成すると共に、外底面7の一辺に沿って所定の間隔で実装パッド35を一列に離間配置し、更に実装パッド35上に、底面に実装端子43を備えた柱状端子部材40を接合したので、従来例において示した如き2個の段差部を対向配置した従来タイプに比して、段差部を一個除去した分だけ外底面7上にIC部品搭載用のスペースを広く確保することができる。従って、水晶発振器の小型化、低価格化を実現できる。
なお、本発明に係る圧電発振器は何れもパッケージ外底面の一辺に沿って設けた実装端子6、43によって、マザープリント基板上に片持ち支持された状態で実装されるため、パッケージ底面の四隅部をリジッドに実装される場合よりも耐機械的衝撃に優れた構造とすることができる。
上記実施形態では、圧電発振器の代表例として水晶発振器を例示したが、本発明は圧電材料から成る圧電振動素子を使用した発振器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】(a)は本発明の一実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、(b)はIC部品搭載前の分解状態を示す底部斜視図、(c)はIC部品を搭載した状態の底部斜視図。
【図2】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底部斜視図。
【図3】(a)及び(b)は本発明の第3の実施形態に係るパッケージ構造を備えた表面実装型圧電発振器の一例としての水晶発振器の縦断面図、及び底部斜視図。
【図4】(a)(b)及び(c)は二階建て構造型(H型)モジュールとしての表面実装型圧電発振器(水晶発振器)の従来構成を示す縦断面図、IC部品搭載前の状態を示す底部斜視図、及びIC部品搭載状態を示す底部斜視図。
【符号の説明】
【0014】
1…水晶発振器、2…パッケージ、3…凹所、4…絶縁容器、5…内部パッド、6…実装端子、7…外底面、8…底面パッド、9…導体、10…金属蓋、11…段差部、20…水晶振動素子、21…導電性接着剤、25…IC部品、26…モールド樹脂、30…凸状端子部材、35…実装パッド、40…柱状端子部材、41…絶縁基部、42…裏面電極、43…実装端子。




 

 


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