JPH11261365A

JPH11261365A - 圧電振動子のパッケージ構造

Info

Publication number: JPH11261365A
Application number: JP7666498A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 健二佐藤
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】両面に励振電極を形成して一方端に導出した一
対の導出端を備えた圧電振動子片を収納した表面実装型
圧電振動子においては、プリント基板等へ実装する際
に、実装方向を自由に選択可能な構造を有するにもかか
わらず、実装方向によって発振周波数にズレの生じるこ
とや、周波数可変感度が小さくなるなどの障害があっ
た。【解決手段】前記表面実装型圧電振動子において、パッ
ケージの内部一方端に設けた一対の保持電極と、パッケ
ージ底面の長手辺中央に対向して設けた一対の外部電極
とを、互いに対称な形状を有する導電パターンでそれぞ
れ接続した構造としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面実装型圧電振動
子のパッケージ構造に関し、特に発振回路基板実装時に
おける実装方向による発振特性の差異をなくしたパッケ
ージ構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の高密度実装化が進み表
面実装型電子部品が多く使用されるなか、圧電振動子に
おいても表面実装型圧電振動子が多く使用されている。
図５は従来の表面実装型圧電振動子の一例を示す構造図
であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は
底面図、（ｄ）は横断面図、（ｅ）は縦断面図、（ｆ）
はパッケージ内部の電極パターン図である。同図に示し
た一例は、両面に励振電極を形成して一方端に導出した
一対の導出端を備えた圧電振動子片１をセラミックス製
のパッケージ２の内部一方端に設けた一対の保持電極
（Ｈ１ａとＨ２ａ）に導電性接着剤３で固着するととも
に電気的に導通し、またパッケージ上部には金属製のシ
ームリング４があらかじめ固着されており、その上部開
口部を金属製のカバー５で封止することによってパッケ
ージ内部を気密にするよう構成する。

【０００３】圧電振動子片１をパッケージに収納する方
法としては、圧電振動子片１の一方端に導出した一対の
導出端部を固着する方法と、両端に導出した一対の導出
端部を固着する方法などがあるが、圧電振動子の機械的
振動を妨げることがなく電気的特性に優れた前者の方法
を選択し、前記一例のように構成する場合が一般的であ
る。また一方、図５（ｃ）に示したように、パッケージ
本体の底面には、外部電極Ｈ１とＨ２とが対角上に設け
られており、それぞれ保持電極Ｈ１ａ、Ｈ２ａとを、パ
ッケージを気密貫通するリード電極を介して電気的に接
続される。さらにパッケージ底面の逆の対角上にはパッ
ケージ上部のシームリング４とカバー５に電気的に接続
される２つのＧＮＤ電極が設けられている。これらの電
極は中央部からみて点対称の位置に配置されるため、１
８０°回転したとしても外部電極とＧＮＤ電極の位置関
係が変わることはない。従って、この電極配置は、どち
らの向きに基板実装しても圧電振動子として機能すると
いう特徴があり、従来から標準的に使用されている。

【０００４】このように構成したパッケージでは、第５
図（ｆ）に図示するように片側（Ｈ２ａ）の電極だけ
を、導電パターン６を介してパッケージの他方端に導出
する必要がある。この構造について図６を用いて詳しく
説明する。図６（ａ）は保持電極Ｈ１ａから外部電極Ｈ
１への導出を示す断面構造図であり、同図（ｂ）は保持
電極Ｈ２ａから外部電極Ｈ２への導出を示す断面構造図
である。Ｈ１ａからの導出は、同図（ａ）に図示した様
に、その底面にＨ１が位置するため、パッケージを貫通
し側面をまわり込むだけの僅かな長さの導電パターンし
か必要としない構造である。それに対し、Ｈ２ａからの
導出は、同図（ｂ）に図示した様に、Ｈ２がその底面に
はなく、パッケージの他方端に位置するために、導電パ
ターン６を介して他方端へ導出してから、パッケージを
貫通させたのちに側面をまわり込ませて底面に導出する
構造となる。

【０００５】この構造を電気的に考えれば、図７に示す
等価回路のように圧電振動子片Ｙに対しＨ１側では配線
が短いため、実質的にＨ１部−ＧＮＤ間容量Ｃｓ１が主
な寄生インピーダンスとなるが、Ｈ２側では、Ｈ１側に
比べて配線が著しく長くなるため、Ｈ２部−ＧＮＤ間容
量Ｃｓ２に加えて、導電パターン６のインダクタンスＬ
２と、導電パターン６−ＧＮＤ間容量Ｃｃ２が寄生イン
ピーダンスとなる。すなわち、Ｈ２からみたインピーダ
ンスはＬ２とＣｃ２があるために、Ｈ１からみたインピ
ーダンスと異なる値を持つことになり、電気的に非対称
であることがわかる。

【０００６】すなわち、圧電振動子片の一方端で固着し
た構造を備えた表面実装型圧電振動子においては、どち
ら向きにも基板実装ができるという構造上の対称性を持
ちながらも、電気的には非対称であることが理解できよ
う。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
表面実装型圧電振動子を周波数調整機能を備えた発振回
路のプリント基板等に実装する場合、例えば、外部端子
Ｈ１を図８（ａ）のようにトランジスタのベース側に接
続した場合と、同図（ｂ）のように可変容量ＣＶ側に接
続した場合とでは、発振周波数には数ｐｐｍ程度の差を
生じ、さらには可変容量ＣＶを変化させた時の周波数可
変感度も数％程度の差が生じるという不具合を生ずる。
この現象は、例えば携帯電話等の通信機器に用いられる
ような高精度の発振回路を製造する分野で特に問題とな
っていた。具体的には、例えば周波数感度が数％小さく
なってしまったために要求される発振回路の規格（例え
ば内部周波数可変幅）を満足することができないという
不具合や、例えば電圧制御型発振回路においては変調特
性の規格が満足できないというような不具合をもたらし
ていた。

【０００８】これら不具合を回避するために、圧電振動
子の製造者側では方向性を揃えて製造、検査さらには包
装を行わなくてはならず、設備、量産性、製造コスト等
の点において不利であるという問題があった。また使用
者側においても、開発設計、組立て等の際には実装方向
を十分に検討した上で使用しなくてはならなかった。実
装方向を一定方向とするのであれば、電気的な対称性を
確保すると共に寄生インピーダンスを極力少なくするた
めに、パッケージの内部電極と外部電極とをいずれも一
方端に配置すればよいとの考え方もあるが、さほど精度
を必要としない汎用品の分野では、機械的な対称性が重
視されるため、同じ水晶振動子でありながら２種類のピ
ン配置が共存して取扱いが煩雑になるという不具合が生
ずる。本発明は上記の問題を解決するためになされたも
のであり、一方端で固着する圧電素子片を収納しながら
も、基板実装の方向性がない表面実装型圧電振動子を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するため、両面に励振電極を形成して一方端に導出し
た一対の導出端を備えた圧電振動子片を収納した表面実
装型圧電振動子において、パッケージの内部一方端に設
けた一対の保持電極と、パッケージ底面の長手辺中央に
対向して設けた一対の外部電極とを、互いに対称な形状
を有する導電パターンでそれぞれ接続した構造としたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【本発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を
示す構造図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）は底面図、（ｄ）は横断面図、（ｅ）は縦断面
図、（ｆ）はパッケージ内部の電極パターン図である。
本発明の実施例は、両面に励振電極を形成して一方端に
導出した一対の引出端を備えた圧電振動子片７をセラミ
ックス製のパッケージ８の内部一方端に設けた一対の保
持電極（Ｈ１ａとＨ２ａ）に導電性接着剤９で固着する
とともに電気的に導通し、またパッケージ８の上部に金
属製のシームリング１０があらかじめ固着されており、
その上部開口部は金属製のカバー１１で封止することで
パッケージ内部を気密にする構成をしている。この構成
は従来の技術の項で説明した例と同じである。

【００１１】本実施例の特徴は、図１（ｆ）に図示した
様に保持電極Ｈ１ａから導出される１２の導電パターン
と、保持電極Ｈ２ａから導出される１３の導電パターン
とが、パッケージ内部の長手辺中央付近までそれぞれ設
けられており、更にそれらは互いに対称な形状を有して
いることにある。また同図（ｃ）に図示した様に外部電
極は、パッケージ底面の長手辺中央部に外部電極Ｈ１と
Ｈ２とを対向して設け、更に四隅にはＧＮＤ電極をそれ
ぞれ設けたことである。これらの電極はパッケージ中央
からみて点対称の位置にそれぞれ配置されるため、１８
０°回転しても外部電極とＧＮＤ電極の位置関係が変わ
ることはない。

【００１２】電極の導出方法について図２を用いて説明
する。図２（ａ）は保持電極Ｈ１ａから外部電極Ｈ１へ
の導出を示す断面構造図であり、１２の導電パターン
は、Ｈ１ａからパッケージ中央部付近まで導出され、パ
ッケージ外側面に貫通し、更にパッケージ外側面の導出
部を経てパッケージ底面の外部電極Ｈ１に接続されて電
気的に導通を得る構造をしている。また、同図（ｂ）は
保持電極Ｈ２ａから外部電極Ｈ２への導出を示す断面構
造図であり、１３の導電パターンは、Ｈ２ａからパッケ
ージ中央部付近まで導出され、パッケージ外側面に貫通
し、更にパッケージ外側面の導出部１４を経てパッケー
ジ底面の外部電極Ｈ２に接続されて電気的に導通を得る
構造をしている。このように縦断面からみた場合、これ
ら前者と後者の構造は同じとなる。

【００１３】この構造を電気的に考えれば、図３の等価
回路のように圧電振動子Ｙに対しＨ１側では、Ｈ１部−
ＧＮＤ間容量Ｃｓ１と、１２の導電パターンのインダク
タンスＬ１と、１２の導電パターン−ＧＮＤ間容量Ｃｃ
１が主な寄生インピーダンスとなり、Ｈ２側では、Ｈ２
部−ＧＮＤ間容量Ｃｓ２と、１３の導電パターンのイン
ダクタンスＬ２と、１３の導電パターン−ＧＮＤ間容量
Ｃｃ２が主な寄生インピーダンスとなる。本発明の構造
では、Ｈ１からＨ１ａ、Ｈ２からＨ２ａに導出する構造
は互いに対称な形状であるから、Ｃｓ１とＣｓ２、Ｌ１
とＬ２、Ｃｃ１とＣｃ２はそれぞれ同じ大きさになる。
すなわちＨ１からみたインピーダンスは、Ｈ２からみた
インピーダンスと同じ大きさになり、電気的に対称であ
ることがわかる。

【００１４】従って本発明における表面実装型圧電振動
子は、パッケージ底面の電極は１８０°回転しても外部
電極とＧＮＤ電極の位置関係が変わることがなく、さら
には電気的にも対称な特徴を有するので、発振回路基板
に実装した時の実装方向による発振周波数の差異、及び
発振周波数感度等の特性に差異は見られないことにな
る。従って、圧電振動子の製造者においては方向性を無
視して製造することができるため、量産性の向上と低価
格化をはかることができ、また使用者側においても、方
向性に関する検討が不要であるために開発の効率化が期
待できる。

【００１５】なお、本発明に実施に際しては上述した実
施例に限ることなく種々の変形が可能である。即ち本発
明においては、内部の保持電極から外部電極に至る構造
を対称に設ければよいので、例えば導電パターンをパッ
ケージ内部の側壁にそれぞれ設けたとしても実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００１６】更に、本発明における実施例の表面実装型
圧電振動子は、従来技術と電極配置が異なるために従来
の電極パターンを有するプリント基盤等にそのままの形
で実装することはできないが、例えば図４（ａ）や同図
（ｂ）に図示する様に電極Ｈ１，及びＨ２を対角上に設
け、長手辺中央部から導出された電極とそれぞれパッケ
ージ底部に導電パターンを設けて電気的に導通をすれ
ば、従来技術品と端子互換性をもちながら、なお且つ本
発明の効果を得ることができる。

【００１７】なお、本発明はセラミック製のパッケージ
と金属製のカバーで気密封止するパッケージ構造を実施
例として説明をしたが、本発明はこれらの材質と気密封
止方法に限定されることはなく、パッケージ（例えばセ
ラミック製等）とキャップ（例えばセラミック製等）と
を封止材料（例えば低融点ガラス、樹脂等）で気密封止
する圧電振動子のパッケージ構造にも適用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、一方端で
固着する圧電振動子片を収納しながらも、パッケージ内
部の一対の支持電極と、パッケージ底面の長手辺中央部
に対向して設けた一対の外部電極とを、互いに対称な形
状の導電パターンで接続した表面実装型圧電振動子とす
ることで、発振回路基板等への実装方向による特性の差
異をなくすることができる。このため本発明によれば、
圧電振動子の製造者においては方向性を無視して製造す
ることができるため、量産性の向上と低価格化をはかる
上で効果があり、また使用者側においても、方向性に関
する検討を不要にできるため開発の効率化が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構造図であって、
（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、
（ｄ）は横断面図、（ｅ）は縦断面図、（ｆ）はパッケ
ージ内部図である。

【図２】本発明の一実施例における断面構造図で、
（ａ）は保持電極Ｈ１ａから、（ｂ）は保持電極Ｈ２ａ
から外部電極へ導出を図示する。

【図３】本発明の一実施例を示す電気的等価回路。

【図４】本発明の変形例を示す電極配置図

【図５】本発明の一実施例を示す構造図であって、
（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、
（ｄ）は横断面図、（ｅ）は縦断面図、（ｆ）はパッケ
ージ内部図である。

【図６】従来技術の一実施例における断面構造図で、
（ａ）は保持電極Ｈ１ａから、（ｂ）は保持電極Ｈ２ａ
から外部電極へ導出を図示する。

【図７】従来技術の一実施例における電気的等価回路。

【図８】発振回路の一例で、（ａ）は端子Ｈ１をトラン
ジスタのパッケージ側に、（ｂ）は可変容量側にそれぞ
れ接続した図である。

【符号の説明】

１、７圧電振動子片、２、８パッケージ、３、９
導電性接着剤、４、１０シームリング、５、１１カ
バー、６、１２、１３導電パターン、１４・・パッケ
ージ外側面導出部、Ｈ１、Ｈ２・・外部電極、Ｈ１ａ、
Ｈ２ａ・・保持電極、ＧＮＤ・・グランド電極、Ｙ・・
圧電振動子片、Ｃｓ１、Ｃｓ２・・電極−ＧＮＤ間容
量、Ｃｃ１、Ｃｃ２・・導電パターン−ＧＮＤ間容量、
Ｌ１、Ｌ２・・導電パターンのインダクタンス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両面に励振電極と該励振電極から一方端に
延びる一対の導出端とを備えた圧電振動子片をパッケー
ジに収納した表面実装型圧電振動子において、パッケー
ジの内部一方端に設けた一対の保持電極と、パッケージ
底面の長手辺中央に対向して設けた一対の外部電極と
を、互いに対称な形状を有する導電パターンでそれぞれ
接続した構造を備えたことを特徴とする圧電振動子のパ
ッケージ構造。