JP2008263564A - 温度補償型圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、圧電振動素子の周囲の温度と温度センサ素子が感知する温度に差が無く精度の高い温度補償が可能な温度補償型圧電発振器を提供すること。
【解決手段】
上記目的を達成する為本発明は、基板体とこの基板体の一方の主面に一体で設けられ第一の凹部を形成する第一の枠体と、基板体の他方の主面に一体で設けられ第二の凹部を形成する第二の枠体とからなる容器体と、第一の凹部内に搭載される圧電振動素子と、第一の集積回路素子と、第二の凹部内に搭載される第二の集積回路素子と、第一の凹部を気密封止する蓋体とを備え、第一の集積回路素子が温度センサと発振回路とを備え、第二の集積回路素子が温度補償回路を備えて構成されたことを特徴とし、又、前記第一の凹部内であって前記基板体に設けられる段差部を備え、前記第一の集積回路素子を前記段差部内に搭載したことを特徴として課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる温度補償型圧電発振器に関するものである。

従来から携帯用通信機器等の電子機器に温度補償型圧電発振器１１９が用いられている。従来の温度補償型圧電発振器１１９は、例えば図３に示されるように、基板体１０２上に圧電振動素子１１１が、基板体１０２の下面には集積回路素子１１６が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。容器体１０１の一構成部分であるセラミックから成る基板体１０２の上面には枠状の第一の枠体１０３が形成されており、第一の枠体１０３の内部で基板体１０２の上面には圧電振動素子１１１が配置されている。圧電振動素子１１１は、基板体１０２の一方面に形成された配線パターンに導電性接着剤１３を介して固着されて、電気的、機械的に保持されている。また、第一の枠体１０３上面には蓋体１０４がシーム溶接等により接合され、圧電振動素子１１１を気密封止している。また、セラミックの第二の枠体１０５に囲まれ、基板体１０２の下面には部品搭載パッド（不図示、以下同じ）が設けられ、発振用の集積回路素子１１６が部品搭載パッド１１５上に搭載されている。さらに、第二の枠体１０５の下面４隅部には４つの外部端子電極１０６が形成されている。この外部端子電極１０６は、例えば、集積回路素子１１６からセラミック内部で引出配線１１４を介して接続された入出力端子として用いられる。
特開２００３−４６２５１号公報

なお、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するには至らなかった。

しかしながら、上述した従来の温度補償型圧電発振器では、容器体内で基板により分断された第一の凹部内に圧電素子、第二の凹部内に温度センサ素子が備えられた集積回路が備えられている為、この温度差により精度が高い温度補償が出来なくなるおそれがある。即ち、同一の密閉された容器体内に圧電振動素子と集積回路素子の両方が配置されていない為に圧電振動素子周囲の温度と、圧電振動素子が配置された空間と異なる空間に配置された集積回路素子内部に設けられた温度センサで感知する温度とに差が生じる。その結果、温度補償型圧電発振器の温度補償精度を改善することが困難であるという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み考え出されたものであり、従ってその目的は、圧電振動素子の周囲の温度と温度センサ素子が感知する温度に差が無く、精度の高い温度補償が可能な温度補償型圧電発振器を提供することにある。

本発明の温度補償型圧電発振器は、基板体と、この基板体の一方の主面に一体で設けられて第一の凹部を形成する第一の枠体と、前記基板体の他方の主面に一体で設けられて第二の凹部を形成する第二の枠体とからなる容器体と、前記第一の凹部内に搭載される圧電振動素子と、第一の集積回路素子と、前記第二の凹部内に搭載される第二の集積回路素子と、前記第一の凹部を気密封止する蓋体とを備え、前記第一の集積回路素子が温度センサと発振回路とを備え、前記第二の集積回路素子が温度補償回路を備えて構成されていることを特徴とする。

また、本発明の温度補償型圧電発振器は、前記第一の凹部内であって前記基板体に設けられる段差部を備え、前記第一の集積回路素子を前記段差部内に搭載した構成であることを特徴とする。

本発明の温度補償型圧電発振器によれば、温度センサ素子と発振回路が内部に設けられた第一の集積回路素子が圧電振動素子と同じ密閉凹部内容器体内に収容され、温度補償回路が設けられた第二の集積回路は圧電振動素子が収容された凹部とは別の凹部に搭載される為に、圧電振動素子の温度と、集積回路素子内部に設けられる温度センサが感知する温度差を小さくすることが出来、また、第二の集積回路内の温度補償回路やメモリ素子からの発熱を圧電振動素子が収容された空間と別の空間とすることで水晶の温度変化を少なくすることが出来、その結果、温度補償精度が改善された温度補償型圧電発振器の構造を得ることが出来る。

また、本発明の温度補償型圧電発振器によれば、温度補償精度が改善され、圧電振動素子と第一の集積回路を同じ空間内に空間的に重ねた配置とした小型の温度補償型圧電発振器の構造を得ることが出来る。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の実施形態に係る温度補償型圧電発振器１９の概略の断面図であり、図２はその温度補償型圧電発振器１９の下面図である。図１に図示する温度補償型圧電発振器１９は主に、容器体１と、圧電振動素子１１と第一の集積回路素子１２と、第二の集積回路素子１６、樹脂１７から構成されている。図１に図示する温度補償型圧電発振器１９は、第一の凹部７内に圧電振動素子１１と第一の集積回路素子１２が収容される。第一の凹部７内には基板体２に設けられた段差部８が備えられ、第一の集積回路素子１２が段差部８の下段側平面に搭載され、圧電振動素子１１が段差部８の上段側平面上に搭載されている。また、容器体１の第二の凹部１８内に第二の集積回路素子１６が収容される。図２に図示するように第二の枠体５の下面の四隅部と第二の枠体５の長辺中央部に外部端子電極６が配置されている。また、第二の枠体５で囲まれる基板体２の下面に、第二の集積回路素子１６を搭載した構造であり、第二の集積回路素子１６と第二の枠体５内部は樹脂１７で被われている。また、外部端子電極６のうち四隅部の外部端子電極６は温度補償型圧電発振器１９の発振機能の動作端子として、また、第二の枠体５の長辺中央部に設けられた外部端子電極６は圧電振動素板の機能を動作端子に用いられる。

前記容器体１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基板体２と、基板体２と同様のセラミック材料から成る第一の枠体３及び第二の枠体５からなる。第一の枠体３上には、４２アロイやコバール、リン青銅等からなる蓋体４がシーム溶接等により接合されている。前記基板体２の上面に第一の枠体３を、下面に第二の枠体５を取着させ、第一の枠体３の上面に蓋体４を載置して固定させることによって容器体１が構成される。第一の枠体３の内側に位置する基板体２の上面に導電性接着剤１３を介して圧電振動素子１１と、第一の集積回路素子１２が実装される。前記容器体１はその内部に、具体的には、基板体２の上面と、第一の枠体３の内面と、蓋体４の下面とで囲まれる第一の凹部７内に圧電振動素子１１と、第一の集積回路素子１２を収容して気密封止されている。

一方、容器体１の第一の凹部７内に収容される圧電振動素子１１は、所定の結晶軸でカットした圧電片の両主面に一対の振動電極を被着・形成して出来ており、外部からの変動電圧が一対の振動電極を介して圧電振動素子１１に印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こすようになっている。

また一方で図１、図２に図示するように、上述した基板体２の下面には、第二の枠体５が被着・形成されており、第二の枠体５内部の基板体２の下面には、矩形状のフリップチップ型の第二の集積回路素子１６が搭載されている。第二の集積回路素子１６は導電性接着剤１３を介して基板体２に接続されている。また、第二の集積回路素子１６と第二の枠体５内部は樹脂１７で覆われており、樹脂１７により第二の集積回路素子１６を保護する構造となっている。

第一の集積回路素子１２はその回路形成面に、周囲の温度状態を検知する温度センサと発振回路を備えている。また、第二の集積回路素子１６には圧電振動素子１１の温度特性を補償する温度補償データが記憶され、この温度補償データに基づいて前記圧電振動素子１１の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路等が備えられている。第一の集積回路素子１２の発振回路で生成された発振出力は、温度補償型圧電発振器１９外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用される。ここで圧電振動素子１１と、第一の集積回路素子１２と、第二の集積回路素子１６は図１に図示する基板体２の内層に設けられた引出配線１４により接続されている。

本発明の特徴部分は図１に図示するように、圧電振動素子１１が収容される第一の凹部７内には温度センサや発振回路の機能を有する第一の集積回路素子１２を配置し、第二の凹部１８内には温度補償回路やメモリ素子等を備えた第二の集積回路素子１６を固着・収納し、第一の凹部７と第二の凹部１８を基板体２の上下にそれぞれの凹部開口面が反対方向を向いて一体構造としたことにある。このように、温度センサ機能を有する第一の集積回路素子１２を圧電振動素子１１と近接して密閉された第一の凹部７内に配置することで圧電振動素子１１と、温度センサが感知する温度の温度差を小さく出来るため、精度の高い温度補償が可能となり、温度補償精度が改善された温度補償型圧電発振器１９を得ることが出来る。

また、本発明の温度補償型圧電発振器１９によれば、第一の凹部７内に段差部８を設け、圧電振動素子１１と、第一の集積回路素子１２を上下方向に空間的に重なるように立体的に配置したことから、仮に圧電振動素子１１と、第一の集積回路素子１２を同一平面に並設した場合と比較して、温度補償型圧電発振器１９の実装基板への実装面積を縮小することが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、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。例えば上述の実施形態においては、図１に示すように、基板体２の上に圧電振動素子１１と第一の集積回路素子１２を搭載し、基板体２の下に第二の集積回路素子１６を搭載する構造としているが、圧電振動素子１１と第一の集積回路素子１２を搭載する容器体と第二の集積回路素子１６を搭載する容器体を重ねた構造とすることが出来る。

また、上述の実施形態においては、第一の凹部７内に圧電振動素子１１と第一の集積回路素子１２のみを収容しているが、さらに第一の集積回路素子１２の機能を分けた、例えば、発振回路機能と温度センサ機能に関連しないコンデンサや抵抗といった定数を集積させた保護回路といった第三の集積回路素子を収容しても構わない。また、同様に第二の凹部１８内にはひとつの第二の集積回路素子１６のみを搭載しているが、さらに別の第二の集積回路素子１６の機能を分けた集積回路素子を収容することが出来る。

本発明の実施形態に係る温度補償型圧電発振器の概略の断面図である。 本発明の温度補償型圧電発振器の概略の下面図である。 従来の温度補償型圧電発振器の概略の断面図である。

符号の説明

１・・・容器体
２・・・基板体
３・・・第一の枠体
４・・・蓋体
５・・・第二の枠体
６・・・外部端子電極
７・・・第一の凹部
８・・・段差部
１１・・・圧電振動素子
１２・・・第一の集積回路素子
１３・・・導電性接着剤
１４・・・引出配線
１６・・・第二の集積回路素子
１７・・・樹脂
１８・・・第二の凹部
１９・・・温度補償型圧電発振器

Claims (2)

1. 基板体とこの基板体の一方の主面に一体で設けられて第一の凹部を形成する第一の枠体と、前記基板体の他方の主面に一体で設けられて第二の凹部を形成する第二の枠体とからなる容器体と、
   前記第一の凹部内に搭載される圧電振動素子と第一の集積回路素子と、
   前記第二の凹部内に搭載される第二の集積回路素子と、
   前記第一の凹部を気密封止する蓋体とを備え、
   前記第一の集積回路素子が温度センサと発振回路とを備え、
   前記第二の集積回路素子が温度補償回路を備えて構成されていることを特徴とする温度補償型圧電発振器。
   
2. 前記第一の凹部内であって前記基板体に設けられる段差部を備え、
   前記第一の集積回路素子を前記段差部内に搭載した構成であることを特徴とする請求項１に記載の温度補償型圧電発振器。

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