JP2008205938A - 表面実装用の水晶振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子（水晶片）の動作温度を的確に検出して、周波数温度特性を充分に補償する表面実装振動子を提供する。
【解決手段】底壁層３ａ１、３ａ２と枠壁層３ｂと有して凹状とした積層セラミックからなる容器本体３と、前記容器本体３内に収容されて前記底壁層３ａ１、３ａ２の一端側に引出電極の延出した水晶片４の一端部両側が固着された水晶片４と、前記水晶片４とともに前記容器本体３内に収容されたサーミスタ１４とを有する表面実装用の水晶振動子であって、前記水晶片４の他端部は前記一端部両側が固着される底壁層３ａ１、３ａ２の最上位層と対面し、前記サーミスタ１４は前記底壁層３ａ１、３ａ２に設けられた凹所１２内に配置された構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の水晶振動子（以下、表面実装振動子とする）を技術分野とし、特に温度補償型の水晶発振器（以下、温度補償発振器とする）に適用される表面実装振動子に関する。

（発明の背景）
表面実装振動子は小型・軽量であることから、例えば携帯型の電子機器における周波数や時間の基準源としての水晶発振器に組み込まれる。これらのうち、温度補償発振器では水晶振動子の動作温度を検出し、水晶振動子の周波数温度特性に基づいた周波数変化を補償する。

（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は温度補償発振器の組立断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

温度補償発振器は表面実装振動子１と実装基板２とを接合してなる。表面実装振動子１は底壁層３ａと枠壁層３ｂとを有する凹状とした積層セラミックからなる容器本体２に水晶片４を収容してなる。容器本体２の内底面となる底壁層３ａの内底面には一端部両側に水晶端子５を有し、容器本体２の外底面に設けられた一対の外部端子６に積層面を経て電気的に接続する。一対の外部端子６は外底面の例えば一組の対角部に設けられ、他組の対角部にはアース用の外部端子６が設けられる。

水晶片４は両主面に励振電極７を有し、一端部両側に引出電極８を延出する。そして、水晶片４の一端部両側が内底面となる底壁層３ａの水晶端子５に導電性接着剤９によって固着される。容器本体２の枠壁上面（開口端面）には図示しない金属リングを有し、シーム溶接によって金属カバー１０が接合される。これにより、水晶片４を密閉封入する。

実装基板２は前述同様に凹状とした積層セラミックからなり、例えばフリップチップボンディングによって内底面に固着されたＩＣチップ１１を収容する。そして、開口端面の４角部の表面には接合端子を有し、表面実装振動子１の外底面の外部端子６と半田等によって接合する。ＩＣチップ１１は少なくとも図示しない発振回路及び温度補償機構を集積化してなる。

このようなものでは、ＩＣチップ１１における温度補償機構の温度センサによって周囲温度を検出する。そして、周囲温度に応じた補償電圧を発振閉ループ内の電圧可変容量素子に印加する。これにより、インダクタ成分としての水晶振動子から見た回路側の負荷容量を変化させ、温度によって変化する発振周波数を基準周波数（公称周波数）に戻す。
特開２００６−３０４１２１０号公報（段落０００８）

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、温度センサを有するＩＣチップ１１は実装基板２に、水晶振動子を構成する水晶片４は容器本体２に収容され、それぞれ別個の空間内に配置される。また、ＩＣチップ１１は発振回路を形成する発振用増幅器等の能動素子によって発熱することから、水晶片４の置かれた環境温度よりも高い温度になる。したがって、温度センサによる検出温度は水晶片４の動作温度とは異なり、水晶振動子の周波数温度特性を充分に補償できない問題があった。

（発明の目的）
本発明は水晶振動子（水晶片）の動作温度を的確に検出して、周波数温度特性を充分に補償する表面実装振動子を提供することを目的とする。

（着目技術）
本発明は、例えば特許文献１に示されるように、温度センサとしてのサーミスタと水晶片とを同一の容器内に収容した構造に着目した。

（解決手段）
本発明は、底壁層と枠壁層と有して凹状とした積層セラミックからなる容器本体と、前記容器本体内に収容されて前記底壁の一端側に引出電極の延出した水晶片の一端部両側が固着された水晶片と、前記水晶片とともに前記容器本体内に収容されたサーミスタとを有する表面実装用の水晶振動子であって、前記水晶片の他端部は前記一端部両側が固着される底壁層の最上位層と対面し、前記サーミスタは前記底壁層に設けられた凹所内に配置された構成とする。

このような構成であれば、水晶片とサーミスタとを同一の容器本体内に収容するので、水晶振動子の動作温度を的確に検出できる。そして、サーミスタを底壁層の凹所内に配置して、水晶片の他端部を底壁層の最上位層に対面する。したがって、水晶片の他端部は底壁層と金属カバーとの中間位置に設定できて、衝撃時における水晶片の他端部の揺れ幅を均等にする。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、前記凹所は前記水晶片の他端部の外側となる前記底壁層に設けられる。また、請求項３では、前記凹所は前記水晶片の板面下となる前記底壁層に設けられる。これらにより、水晶片の他端部を底壁層に最上位層に対面でき、請求項１の構成を具体的にする。

（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

表面実装振動子１は、前述したように、底壁層３ａと枠壁層３ｂとを有する凹状とした積層セラミックからなる容器本体２内に水晶片４を収容し、金属カバー１０を被せて密閉封入してなる。ここでは、底壁層３ａは例えば二層（３a1、３a2）として最上位層３ａ2の他端側に貫通孔を設けて凹所１２を形成する。凹所１２内には一対の回路端子１３が形成され、容器本体２の外底面における一端部両角部の外部端子６に接続する。一端部両角部のうちの一方の外部端子６はアース用とする。そして、凹所１２内にはチップ素子からなるサーミスタ１４が配置される。

水晶片４は引出電極８の延出した一端部両側が、前述同様に容器本体２における内底面の一端側の水晶端子５に導電性接着剤９によって固着される。そして、水晶片４の他端部を底壁層３ａの最上位層（二層目）に対面させる。水晶端子５は外底面における一端部両角部の外部端子６に接続する。金属カバー１０はシーム溶接によって接合され、枠壁内に設けたスルーホール等によって一端部両側のうちのアース用の外部端子６に接続する。そして、前述したように、表面実装振動子１を実装基板２に接合して温度補償型の水晶発振器を構成する。

このようなものでは、サーミスタ１４を水晶片４とともに同一の容器本体２に収容するので、水晶振動子（水晶片４）の動作温度を的確に検出できる。そして、サーミスタ１４は、容器本体２の他端側に設けた凹所１２に配置して水晶片４の他端部の外側とする。したがって、水晶片４の他端部を容器本体２の内底面と金属カバー１０との中間に配置できる。これにより、外部衝撃等によって水晶片４の他端部が上下に遥動しても、内底面及び金属カバー１０に対する他端部の揺れ幅を小さくして均等にできる。

なお、サーミスタ１４の高さ（約0.4ｍｍ）は、水晶片４の厚み（約85μｍｍ、但し19.2MHz）よりも格段に大きい。仮に、凹所１２を設けることなく内底面に設けた場合は、水晶片４の他端部を中間位置に配置したとしても、内底面及び金属カバー１０に対する離間距離を大きくして揺れ幅を大きくする。この場合、揺れ幅が大きくなるほど、水晶片４の一端部両側での導電性接着剤９に応力を生じて保持系に影響を及ぼし、振動周波数を変化させる。

そして、ここでは、サーミスタ１４の外部端子６の一方をアース端子として、金属カバー１０のアース端子と共用する。したがって、外部端子６数を従来例同様に４端子にできる。

（第２実施形態）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は省略又は簡略する。

第２実施形態では、容器本体２における内底面の中央領域に凹所１２を設けてサーミスタ１４を配置する。そして、凹所１２上には水晶片４の励振電極７が対面する。これによれば、水晶片４の励振部（振動変位領域）に最も近い位置に配置するので、さらに的確な動作温度を検出できる。そして、第１実施形態と同様に、水晶片４の他端部を内底面と金属カバー１０との中間に配置できるので、衝撃に対する揺れ幅を小さくする。

（他の事項）
上記実施形態では、表面実装振動子１を実装基板２に接合して表面実装型の水晶発振器を構成したが、実装基板２は平板状の回路基板（セット基板）としてこれ以外の複数の部品を搭載して発振回路を形成する場合にも適用できる。

本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装振動子の断面図、同図（ｂ）は容器本体の平面図である。 本発明の第２実施形態を説明する表面実装振動子の断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装発振器の組立断面図、同図（ｂ）は水晶片の平面図である。

符号の説明

１ 表面実装振動子、２ 実装基板、３ 容器本体、４ 水晶片、５ 水晶端子、６ 外部端子、７ 励振電極、８ 引出電極、９ 導電性接着剤、１０ 勤続カバー、１１ ＩＣチップ、１２ 凹所、１３ 回路端子、１４ サーミスタ。

Claims (3)

1. 底壁層と枠壁層と有して凹状とした積層セラミックからなる容器本体と、前記容器本体内に収容されて前記底壁層の一端側に引出電極の延出した水晶片の一端部両側が固着された水晶片と、前記水晶片とともに前記容器本体内に収容されたサーミスタとを有する表面実装用の水晶振動子であって、前記水晶片の他端部は前記一端部両側が固着される底壁層の最上位層と対面し、前記サーミスタは前記底壁層に設けられた凹所内に配置されたことを特徴とする表面実装用の水晶振動子。
2. 請求項１において、前記凹所は前記水晶片の他端部の外側となる前記底壁層に設けられた表面実装用の水晶振動子。
3. 請求項１において、前記凹所は前記水晶片の板面下となる前記底壁層に設けられた表面実装用の水晶振動子。