(57)【要約】【課題】Ｅ／Ｄ用機能の割当てを簡潔な製造工程および生産管理で対応することができるパッケージ構造を備える圧電発振器、特にクロック用水晶発振器を得る。【解決手段】少なくとも発振回路部とＥ／Ｄ機能部とを構成する回路素子と、圧電振動素子と、をプリント配線基板上に実装した上で少なくとも前記圧電振動素子を封止し、前記プリント配線基板が備える複数の外部端子が前記Ｅ／Ｄ機能部と電気的導通していることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発振回路部と発振回路制御機能部とを構成する回路素子と、
圧電振動素子と、
をプリント配線基板上に実装した上で少なくとも前記圧電振動素子を封止し、
前記プリント配線基板が備える複数の外部端子が前記発振回路制御機能部と電気的導通していることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
前記プリント配線基板が複数の前記外部端子同士を短絡する配線パターンを内在することを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器。
【請求項３】
前記発振回路制御機能部がＥ／Ｄ機能部である請求項１又は２に記載の圧電発振器。
【請求項４】
前記発振回路制御機能部がスタンバイ機能部である請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記発振回路制御機能部がトライステート機能部である請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端子の機能割当てを簡潔にするための構造を備える圧電発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータや携帯電話・ページャ等の移動体通信機器の普及に伴う低価格化および小型化の急激な進展により、民生・産業機器等に幅広く用いられている水晶振動子や水晶発振器といった水晶デバイスに対しても低価格化、小型化の要求が高まっている。
【０００３】
中でも、各種電子回路にクロック信号を供給するクロック用水晶発振器は、該クロック用水晶発振器搭載機器の設計の短期化や使用部品の共通化を目的に、予め用意した多くの発振周波数を必要に応じて制御端子より所望の発振周波数に切り替える機能を備えるのが一般的である。更にその他の機能として、外部制御電圧により出力周波数を制御可能なＶＣＸＯ機能や、発振器の内部は動作しているが出力信号を止めたり出したりする事ができる、即ち出力信号だけが変化するアウトプットイネーブル／アウトプットディセーブル（以下「Ｅ／Ｄ」と示す。）機能（発振出力スタンバイ機能）などを備える発振器もある。
【０００４】
以下、従来の圧電発振器について説明する。
従来の圧電発振器には、例えば特開２００１−２１７６５１号公報で開示されたようなものがあり、図５（ａ）はその構成を示す縦断面図である。
同図に示すように従来のＶＣＸＯ９０は、セラミックパッケージ９２の上面に備える凹陥部９３の底面にＩＣチップ９５とバリキャップダイオードベアチップ９６とを実装しその上部に水晶振動素子９１を実装して、水晶振動素子９１とＩＣチップ９５とバリキャップダイオードベアチップ９６とを収容した凹陥部９３の開口を金属製の蓋部材９４で封止している。
【０００５】
前記セラミックパッケージ９２の下面を図６に示す。
同図において、１番端子１０１は電圧制御入力用、２番端子１０２はＥ／Ｄ機能制御入力用、３番端子１０３は電源電圧用、４番端子１０４はグラウンド用、５番端子１０５はＥ／Ｄ機能制御入力用、そして６番端子１０６は周波数出力用である。
前記セラミックパッケージ９２には前記２番端子１０２と前記５番端子１０５夫々に電気的導通する配線パターンが設けられており、該配線パターンのいずれかと前記ＩＣチップ９５が備えるＥ／Ｄ機能制御信号入力用のパッド（以下「Ｅ／Ｄ入力パッド」と示す。）とをワイヤボンディングする、例えば２番端子１０２と電気的導通する配線パターンと前記Ｅ／Ｄ入力パッドとを電気的に接続すれば、２番端子１０２がＥ／Ｄ機能制御用外部入力端子（５番端子１０５はノーコネクト：ＮＣ）となる。即ち、２番端子１０２又は５番端子１０５がＥ／Ｄ機能制御用外部入力端子を果たすかのいずれの場合もワイヤボンディング接続の組み合せで決まる。
【０００６】
【特許文献】
特開２００１−２１７６５１号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｅ／Ｄ機能制御を前記２番端子１０２又は前記５番端子１０５のいずれかに割り当てる、つまり異なる外部端子配置仕様を満足するために、複数のワイヤボンディング制御プログラムの作成や製造条件出し、検査工程の錯雑化、生産管理の繁雑化などにより工数が増大しコストアップする虞があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、Ｅ／Ｄ用機能制御の割当てを簡潔な製造工程および生産管理で対応することができるパッケージ構造を備える圧電発振器、特にクロック用水晶発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、少なくとも発振回路部と発振回路制御機能部とを構成する回路素子と、圧電振動素子と、をプリント配線基板上に実装した上で少なくとも前記圧電振動素子を封止し、前記プリント配線基板が備える複数の外部端子が前記発振回路制御機能部と電気的導通していることを特徴とする。
【００１０】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記プリント配線基板が複数の前記外部端子同士を短絡する配線パターンを内在することを特徴とする。
【００１１】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記発振回路制御機能部がＥ／Ｄ機能部である。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記発振回路制御機能部がスタンバイ機能部である。
【００１３】
また請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記発振回路制御機能部がトライステート機能部である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ）は本発明実施形態のクロック用水晶発振器の構成を示す平面図で、図１（ｂ）はその縦断面図である。
図１に示す本発明実施形態のクロック用水晶発振器１０は、ＡＴカットの水晶振動素子１と、上面に形成する凹陥部３の内底面に凹部３ａを備えるセラミックパッケージ（プリント配線基板）２と、前記凹陥部３の開口を閉止する金属製の蓋部材４と、Ｅ／Ｄ機能部と発振回路部とを構成するＩＣチップ（回路素子）５と、を備えている。
【００１６】
図２（ａ）は本発明実施形態に係わるセラミックパッケージが備える外部端子配置図（上面からの透過図）、図２（ｂ）は多層構造の１つの層における配線パターン図である。
前記セラミックパッケージ２は、複数の略矩形状のセラミック絶縁層を積層したパッケージ本体と該パッケージ本体の上面に配設する略矩形状の金属枠状体とから成り、パッケージ本体の最下面、即ちセラミックパッケージ２の下面には６個の外部端子が配設してある。具体的には、１番端子１１は第１の周波数出力用、２番端子１２は第２の周波数出力用、３番端子１３は電源電圧用、４番端子１４はグラウンド用、５番端子１５はＥ／Ｄ機能制御入力用、６番端子１６はＥ／Ｄ機能制御入力用である。また、最下層又は最下層近傍のセラミック絶縁層の上面には前記５番端子１５と前記６番端子１６とを短絡（電気的不通）する配線パターン２０が形成されている。
前記外部端子１１〜１６はタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００１７】
前記凹陥部３の内底面（前記凹部３ａの開口面）に配設する実装パッド（不図示）に前記水晶振動素子１を両端支持し電気的導通すると共に、前記凹部３ａの内底面に前記ＩＣチップ５を固着しワイヤボンディングにより凹部３ａの開口面（凹陥部３の内底面）に配設するセカンド電極パッド（不図示）に電気的導通している。特にＩＣチップ５が備えるＥ／Ｄ入力パッド（不図示）はビアホール導体等を介して前記内部パターン２０に電気的導通するセカンド電極パッドと接続している。そして、水晶振動素子１及びＩＣチップ５を収容した凹陥部３の開口を前記蓋部材４により気密封止する構造を有する。
【００１８】
前記クロック用水晶発振器１０を外部のプリント配線板に実装する時はＥ／Ｄ機能制御用外部入力端子として使用しない端子、例えば前記６番端子１６を接続若しくは接地しなければ、前記５番端子１５がＥ／Ｄ機能制御用外部入力端子となる。即ち、５番端子１５又は６番端子１６がＥ／Ｄ機能制御を果たすかのいずれの場合も、外部のプリント配線板にクロック用水晶発振器１０をを実装する際にＥ／Ｄ機能制御用として使用しない端子を接続若しくは接地しなければよい。
【００１９】
図３はその他の本発明実施形態のクロック用水晶発振器の構成を示す縦断面図である。
図３に示すその他の本発明実施形態のクロック用水晶発振器４０は、ＡＴカットの水晶振動素子３１と、Ｅ／Ｄ機能部と発振回路部とを構成するＩＣチップ（回路素子）３５と、上面に前記水晶振動素子３１を収容するための凹陥部３３ａと下面に前記ＩＣチップ３５を収容するための凹陥部３３ｂとを備えるセラミックパッケージ（プリント配線基板）３２と、前記凹陥部３３ａの開口を閉止する金属製の蓋部材３４と、を備えている。
【００２０】
図４（ａ）は本発明実施形態に係わるセラミックパッケージが備える外部端子配置図（上面からの透過図）、図４（ｂ）は内部パターン図である。
前記セラミックパッケージ３２は、複数の略矩形状のセラミック絶縁層を積層したパッケージ本体と該パッケージ本体の上面に配設する略矩形状の金属枠状体とから成り、パッケージ本体の最下面、即ちセラミックパッケージ３２の最下面には６個の外部端子が配設してある。具体的には、１番端子４１は第１の周波数出力用、２番端子４２は第２の周波数出力用、３番端子４３は電源電圧用、４番端子４４はグラウンド用、５番端子４５はＥ／Ｄ機能制御入力用、６番端子４６はＥ／Ｄ機能制御入力用である。また、最下層又は最下層近傍のセラミック絶縁層の上面には前記５番端子４５と前記６番端子４６とを短絡する内部パターン５０が形成されている。
前記外部端子４１〜４６はタングステンあるいはモリブデンを焼成し、その上にニッケルメッキを施し、さらにこのニッケルメッキ上に金めっきを施したものである。
【００２１】
前記凹陥部３３ａの内底面に配設する実装パッド（不図示）に前記水晶振動素子３１を片持ち支持し電気的導通すると共に、前記凹陥部３３ｂの内底面に前記ＩＣチップ３５をフリップチップボンディングする。特に、ＩＣチップ３５が備えるＥ／Ｄ入力パッド（不図示）はビアホール導体等を介して前記内部パターン５０に電気的導通するパッド電極（不図示）と接続している。そして、水晶振動素子３１を収容した凹陥部３３の開口を前記蓋部材３４により気密封止する構造を有する。
【００２２】
前記クロック用水晶発振器４０を外部のプリント配線板に実装する際、Ｅ／Ｄ機能制御用外部入力端子として使用しない端子、例えば前記６番端子４６を接続若しくは接地しなければ、前記５番端子４５がＥ／Ｄ機能制御用外部入力端子となる。即ち、５番端子１５又は６番端子４６がＥ／Ｄ機能制御を果たすかのいずれの場合も、外部のプリント配線板にクロック用水晶発振器１０をを実装する際にＥ／Ｄ機能制御用として使用しない端子を接続若しくは接地しなければよい。
【００２３】
本発明実施形態の実施例を表面実装型で説明したが、セラミックパッケージ側面からＪ字状やＩ字状、Ｌ字状のリード・ピンが出ている、所謂挿入実装型であっても構わない。
【００２４】
本発明実施形態の実施例では２つのＥ／Ｄ用外部端子を隣接配置したが、内部パターンによってＥ／Ｄ用外部端子同士を短絡できれば該Ｅ／Ｄ用外部端子の配置、個数は２個に限定されるものではない。
【００２５】
本発明実施形態の実施例では２つの出力周波数を備える発振器を用いたが、出力周波数が１つであっても、または、３つ以上の出力周波数を必要に応じて制御端子より所望の周波数に切り替えることができるプログラマブルの発振器であっても構わない。
【００２６】
前述するＥ／Ｄ機能のほかに、必要のない時には発振器の動作を止めて電池寿命を長くするための機能で機器の低消費電力化に有効なスタンバイ機能や、制御信号により電源供給を行ったまま信号出力して出力端子を高インピーダンスに保つトライステート機能など他の発振回路制御機能に適用しても構わない。
【００２７】
Ｅ／Ｄ機能部と発振回路部とを構成する回路素子にＩＣチップを用いて本発明を説明したが、ディスクリート部品であっても構わない。また該回路素子に供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等を備える発振器であっても構わない。
【００２８】
ＳＰＸＯを用いて本発明を説明したが、基本波若しくはオーバートーンの水晶発振子、ＴＣＸＯ、ＶＣ−ＴＣＸＯ、ＶＣＸＯ、ＯＣＸＯ、ＳＡＷ発振器等のデバイスに適用できることは云うまでもない。
【００２９】
ＡＴカットの水晶振動素子を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット、ＧＴカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００３０】
また本発明は、水晶振動素子のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電振動素子に適用できることは云うまでもない。
【００３１】
また本発明は、セラミックパッケージのみに限定するものではなくガラスエポキシ、テフロン等の樹脂プリント配線基板であっても構わない。
【００３２】
このように構成することにより、Ｅ／Ｄ用機能の割当てを簡潔な製造工程および生産管理で対応することができるパッケージ構造を備える圧電発振器、特にクロック用水晶発振器が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント配線基板を共有化することで、ワイヤボンディング制御プログラムや製造条件出しを共有化し、検査工程の簡潔化、生産管理の簡略化などにより工数が増大させずに、異なる外部端子配置仕様を備える圧電発振器を供給することが可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてのクロック用水晶発振器の構成図。
（ａ）蓋部材を省略した状態の平面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るセラミックパッケージのパターン説明図。
（ａ）外部端子配置図（上面からの透過図）。
（ｂ）内部パターン図。
【図３】本発明の実施のその他の形態のクロック用水晶発振器の構成を示す縦断面図。
【図４】本発明の実施のその他の形態に係るセラミックパッケージのパターン説明図。
（ａ）外部端子配置図（上面からの透過図）。
（ｂ）内部パターン図。
【図５】従来の水晶発振器の構成を示す縦断面図。
【図６】従来の水晶発振器の外部端子配置図（上面からの透過図）。
【符号の説明】
１…水晶振動素子    ２…セラミックパッケージ    ３…凹陥部
３ａ…凹部    ４…蓋部材    ５…ＩＣチップ    １０…クロック用水晶発振器
１１…１番端子    １２…２番端子    １３…３番端子    １４…４番端子
１５…５番端子    １６…６番端子    ２０…内部パターン
３１…水晶振動素子    ３２…セラミックパッケージ
３３ａ、３３ｂ…凹陥部    ３４…蓋部材    ３５…ＩＣチップ
４０…クロック用水晶発振器
４１…１番端子    ４２…２番端子    ４３…３番端子    ４４…４番端子
４５…５番端子    ４６…６番端子    ５０…内部パターン
９０…ＶＣＸＯ    ９１…水晶振動素子    ９２…セラミックパッケージ
９３…凹陥部    ９４…蓋部材    ９５…ＩＣチップ
９６…バリキャップダイオードベアチップ
１０１…１番端子    １０２…２番端子    １０３…３番端子
１０４…４番端子    １０５…５番端子    １０６…６番端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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