(57)【要約】【課題】  ＥＭＩノイズの悪影響を低減することができる。【解決手段】  圧電振動素子と、集積回路素子と、絶縁性のベース２と、蓋３とを有する表面実装型圧電発振器１の搭載構造であって、前記ベースの一主面の端部に複数の外部端子電極と、この間に圧電振動素子測定端子が形成され、外部回路基板の一主面には、前記外部端子電極が接続される配線パッドと配線が形成された導電領域５５と、これらが形成されていない他領域５６とを有しており、前記回路基板の配線パッドと前記ベースの外部端子電極を接合した際に、前記圧電振動素子測定端子が対向配置される他領域では、表面の絶縁層の下にグランド電極に接続される導電層５６２が形成されてなる。【選択図】  図１
2012049874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、集積回路素子と、前記各素子が搭載される絶縁性のベースと、前記各素子が搭載されたベースを気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電発振器の搭載構造であって、
外部の回路基板の配線パッドに接続するための複数の外部端子電極が、前記ベースのうち回路基板へ搭載する一主面の端部、または端部近傍に形成され、
前記圧電振動素子の励振電極に接続された少なくとも一対の圧電振動素子測定端子が、前記ベースの一主面の複数の外部端子電極の間に形成され、
前記外部の回路基板のうち表面実装型圧電発振器が搭載される一主面には、前記複数の外部端子電極が接続される配線パッドと当該配線パッドを延出する配線が形成された導電領域と、前記配線パッドと配線が形成されていない他領域とを有しており、
前記回路基板の配線パッドと前記ベースの外部端子電極を接合した際に、前記圧電振動素子測定端子が対向配置される他領域では、表面の絶縁層の下にグランド電極に接続される導電層が形成されてなることを特徴とする表面実装型圧電発振器の搭載構造。
【請求項２】
前記他領域には、ほぼ全面的には前記導電層が形成されていることを特徴とする特許請求項１記載の表面実装型圧電発振器の搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性のベース上に圧電振動素子と集積回路素子が実装された表面実装型圧電発振器に関するものであって、特に表面実装型圧電発振器の搭載構造を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動板等の圧電振動素子を用いた圧電発振器は、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、電子機器等の基準周波数源として多種の分野で使用されている。表面実装型圧電発振器では、例えば絶縁性のベースとしてセラミック多層基板を用い、当該ベースの収納部に発振回路用の集積回路素子を配置するとともに、当該集積回路素子の上方に水晶振動板を支持固定し、蓋により気密封止を行ったものである。このような構成は集積回路素子のカスタム化により比較的部品点数が少なく、シンプルな構成であり、低コスト化に寄与している。
【０００３】
このような圧電発振器においてはパッケージ（ベースと蓋）を気密封止した後、圧電振動素子単独の特性については外部から測定するために、特許文献１〜３に示すように、セラミックベースに圧電振動素子の入出電極を直接パッケージ外部に導出する構成が考えられている。つまり圧電振動素子単体の入出電極と接続されるようにセラミックベースにメタライズ配線パターンを形成し、当該メタライズ配線パターンをセラミックベースの側端部の一部に形成されたキャスタレーション部分に引き出すことで圧電振動素子測定端子を構成している。このように構成された圧電発振器の測定端子と圧電振動素子特性測定装置のコンタクトプローブとを接触した状態で計測することで、他の回路部品が介在しない発振回路全体としての特性ではなく、圧電振動素子の特性を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−５７１２号公報
【特許文献２】実開平５−６５１１０号公報
【特許文献３】特開２００４−２１４７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の電子機器の小型化に伴って、電子機器に内蔵される回路基板に搭載される個々の電子部品も小型化が進められている。このような状況下では個々の電子部品も回路基板に近接配置され、より高密度実装されるため、特定の電子部品で生じるＥＭＩノイズの影響も無視できないものとなってきている。より具体的には、発振回路部品の点数が少なく、よりシンプルな構成でパッケージの小型化の実現が行いやすいために、ＣＭＯＳインバータやバイポーラトランジスタなどの集積回路素子が用いられた表面実装型圧電発振器が近年多くなっているのが現状である。しかしながら、例えば上述のようなＣＭＯＳインバータを用いた場合に発振回路のゲート側からはサイン波となるが、ドレイン側（バイポーラの場合はコレクタ側、あるいはエミッタ側）からは増幅による高調波を含んだ波形となっている。このため、ドレイン側に接続された圧電振動素子測定端子から高調波成分を含んだノイズが輻射される。この輻射ノイズがＥＭＩノイズとして他の電子部品や他の電子機器にも悪影響を及ぼしている。
【０００６】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、小型化・低背化に対応させながらＥＭＩノイズの悪影響を低減することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器の搭載構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の特許請求項１に示すように、圧電振動素子と、集積回路素子と、前記各素子が搭載される絶縁性のベースと、前記各素子が搭載されたベースを気密封止する蓋とを有する表面実装型圧電発振器の搭載構造であって、外部の回路基板の配線パッドに接続するための複数の外部端子電極が、前記ベースのうち回路基板へ搭載する一主面の端部、または端部近傍に形成され、前記圧電振動素子の励振電極に接続された少なくとも一対の圧電振動素子測定端子が、前記ベースの一主面の複数の外部端子電極の間に形成され、前記外部の回路基板のうち表面実装型圧電発振器が搭載される一主面には、前記複数の外部端子電極が接続される配線パッドと当該配線パッドを延出する配線が形成された導電領域と、前記配線パッドと配線が形成されていない他領域とを有しており、前記回路基板の配線パッドと前記ベースの外部端子電極を接合した際に、前記圧電振動素子測定端子が対向配置される他領域では、表面の絶縁層の下にグランド電極に接続される導電層が形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
上記構成により、一対のコンタクトプローブを有する圧電振動素子特性測定装置を用いた際に、当該一対のコンタクトプローブをベースの一主面の複数の外部端子電極の間に形成された圧電振動素子測定端子に接触させることで、他の複数の外部端子電極と短絡することなく圧電振動素子の特性の測定が確実に実施できる。また前記圧電振動素子測定端子はベースの一主面に形成されるので、ベースの側面に圧電振動素子測定端子を形成するための有効領域を確保する必要がなくなり、側面に圧電振動素子測定端子を形成する場合に比べてベースの側面の寸法的な制限もなくなるため、ベースの低背化が行え、表面実装型圧電発振器全体としての低背化も行える。
【０００９】
また前記回路基板の配線パッドと前記ベースの外部端子電極を接合した際に、前記圧電振動素子測定端子が対向配置される他領域では、表面の絶縁層の下にグランド電極に接続される導電層が形成されていることで、前記導電層と導電領域との短絡をなくし、集積回路素子で生じ圧電振動素子測定端子から表面実装型圧電発振器の外部に排出される高周波成分を含んだ輻射ノイズを当該圧電振動素子測定端子に対向する回路基板の絶縁層の下に形成された導電層により除去することができる。このためＥＭＩノイズの発生が抑えられ、他の電子部品や他の電子機器にも悪影響を及ぼすこともなくなる。
【００１０】
また、本発明の特許請求項２に示すように、上述の構成に加え、前記他領域には、ほぼ全面的には前記導電層が形成されてもよい。この構成では、上述の作用効果に加えて、圧電振動素子測定端子より導電層の表面積の方が大きくなり、圧電振動素子測定端子から表面実装型圧電発振器の外部に排出される高周波成分を含んだ輻射ノイズの除去機能を高めることができる。また前記ベースの一主面の複数の外部端子電極の間での相互の電磁的な干渉もなくすことができる。結果として、より輻射ノイズの除去性能が高く、かつ電気的特性も安定した表面実装型圧電発振器が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明は、小型化・低背化に対応させながらＥＭＩノイズの悪影響を低減することができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器の搭載構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す表面実装型水晶発振器と回路基板の断面図。
【図２】本発明の実施形態を示す表面実装型水晶発振器のベースの底面図。
【図３】本発明の実施形態を示す回路基板の平面図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す表面実装型水晶発振器のベースの底面図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す回路基板の平面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明による好ましい実施形態につき表面実装型水晶発振器（表面実装型圧電発振器）を例にとり図面とともに説明する。図１は本発明の実施形態を示す表面実装型水晶発振器と回路基板の断面図、図２はベースの底面図（一主面側）、図３は回路基板の平面図（一主面側）、図４は本発明の他の実施形態を示すベースの底面図（一主面側）、図５は本発明の他の実施形態を示す回路基板の平面図（一主面側）である。
【００１４】
表面実装型水晶発振器１は、上部が開口した凹部を有する絶縁性のセラミックベース２（以下、ベースと称する）と、当該ベースの中に収納される図示しない集積回路素子と、同じく当該ベース中に収納される図示しない圧電振動素子と、ベースの開口部に接合される蓋３とからなる。この表面実装型水晶発振器では、ベース２と蓋３とが後述する封止部材４を用いて気密封止され、表面実装型水晶発振器１が構成されている。このような表面実装型水晶発振器１は後述する回路基板５にはんだ等の接合材により搭載される。以下、この表面実装型水晶発振器１と回路基板５の各構成について説明する。
【００１５】
ベース２は全体として直方体で、アルミナ等のセラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部と、この底部上に積層したセラミック材料の平面視枠形状の堤部から構成され、断面でみて凹形の収納部を有する箱状体に形成されている。前記堤部の平面（上面）は平坦で上部にはメタライズや金属リング等の第１の封止部材が形成され、後述する蓋３との接合領域となっている。また図示していないが、集積回路素子と圧電振動素子は、収納部の内底面と収納部内に設けられた保持台により深さ方向（ベースの高さ方向）に並んで搭載されるか、あるいは収納部の内底面に沿って並んだ状態で搭載される。ベース１の外周壁の四隅には上下方向に伸長する複数のキャスタレーションが形成されている。当該キャスタレーションはベースの外周壁に対して円弧状の切り欠きが上下方向に形成された構成である。
【００１６】
ベース２の底面（一主面側）の４角近傍には、図２に示すように、外部（外部部品や外部機器）の回路基板５の配線パッド５１，５２，５３，５４と接続（接合）される外部端子電極２１，２２，２３，２４が形成されている。これらの外部端子電極には、少なくとも、グランド用電極と、交流出力用電極と、直流電源用電極等があり、必要に応じて直流制御用電極または電圧制御用電極を形成した４端子構成としている。なお、外部端子電極として４端子構成に限らず、直流制御端子と電圧制御用端子とダミー端子とのうち少なくとも２つ以上形成した５端子以上の構成のものであってもよく、他の書き込み端子等を追加の外部端子電極として含む６端子以上の構成のものであってもよい。
【００１７】
また後述する圧電振動素子の励振電極の一方に接続された圧電振動素子測定端子２５が外部端子電極２１，２４の間に形成され、後述する圧電振動素子の励振電極の他方に接続された圧電振動素子測定端子２６が外部端子電極２２，２３の間に形成されている。これらの外部端子電極と圧電振動素子測定端子は、図示しないベースの配線パターンを介して集積回路素子あるいは圧電振動素子と電気的に接続されている。またこれらの外部端子電極や圧電振動素子測定端子、配線パターンはセラミック積層技術やメタライズ技術を用いて形成され、例えばタングステンあるいはモリブデン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。
【００１８】
前記収納部に搭載される集積回路素子は、図示していないがＣＭＯＳインバータやバイポーラトランジスタなどの１チップ集積回路素子からなり、圧電振動素子とともに発振回路を構成する。また図示しない集積回路素子とベース内部の配線パターンとは、例えば金などの金属バンプやワイヤバンプを介して電気的に接続されている。
【００１９】
前記収納部に搭載される圧電振動素子は、図示していないが矩形状のＡＴカット水晶振動板などであり、その表裏主面に対向して一対の励振電極が形成されている。また図示しない圧電振動素子とベース内部の配線パターンとは、例えばペースト状であり銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系の導電樹脂接着剤や金などの金属バンプ、メッキバンプ、ろう材等を介して電気的に接続されている。なお、圧電振動素子としてＡＴカットに限定されるものでなく、他のカット、他の材料を用いてもよい。
【００２０】
ベース１を気密封止する蓋３は、例えばコバール等からなる金属コア材に金属ろう材や金属メッキ等の第２の封止部材が形成された構成であり、蓋の平面視外形はベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。
【００２１】
ベース２の収納部に集積回路素子と圧電振動素子が格納されたベース２の接合領域に対して蓋３にて被覆し、蓋３の第２の封止部材をベースの接合領域の第１の封止部材に対して溶融硬化させて封止部材４を構成し、気密封止を行うことで表面実装型水晶発振器１の完成となる。なお、気密封止の手法としては、上記したシーム封止、ビーム封止（例えば、レーザビーム、電子ビーム）などの局所溶接による手法だけでなく、金錫などによる金属ろう材封止、あるいはガラス封止等であってもよい。
【００２２】
表面実装型水晶発振器１の完成品を搭載する回路基板５は、例えばガラスエポキシ材やセラミック材からなり、その平面（一主面）には前記外部端子電極２１，２２，２３，２４が接続される配線パッド５１，５２，５３，５４と当該配線パッドを延出する配線５１１，５２１，５３１，５４１が形成された導電領域５５と、これらの配線パッド５１，５２，５３，５４と配線５１１，５２１，５３１，５４１が形成されていない他領域５６とを有している。また配線パッド５１，５２と配線パッド５３，５４の間の領域では、図１に示すように、グランド電極に接続される略矩形状の導電層５６２が形成されている。この導電層５６２は、配線パッド５１と５４の外部側端部を接続する仮想線５１４と配線パッド５２，５３とを接続する仮想線５２３よりいずれも外側の領域までに拡がるように構成されている。また前記導電領域５５を除いた領域（導電層５６２とそれ以外の他領域５６）の上面には例えばグリーンレジストからなる絶縁層５６１が形成されている。なお本形態では絶縁層５６１をグリーンレジストにより形成しているが、他の構成でもよく例えば回路基板５を積層構造とし、導電層５６２のみを下の層に形成することで回路基板の一部の層を絶縁層として構成してもよい。
【００２３】
以上のように構成された回路基板５の配線パッド５１，５２，５３，５４と表面実装型水晶発振器のベースの外部端子電極２１，２２，２３，２４を重畳させて、例えばはんだ等の導電性接合材Ｄを介して接合される。この際、表面実装型水晶発振器のベースの圧電振動素子測定端子２５，２６と回路基板の導電層５６２とが対向配置されるように構成される。
【００２４】
上記実施形態により、一対のコンタクトプローブを有する圧電振動素子特性測定装置を用いた際に、当該一対のコンタクトプローブをベース２の圧電振動素子測定端子２５，２６に接触させることで、他の外部端子電極２１，２２，２３，２４と短絡することなく圧電振動素子の特性の測定が確実に実施できる。また前記圧電振動素子測定端子２５，２６はベース２の底面（一主面側）に形成されるので、ベース２の側面に圧電振動素子測定端子を形成するための有効領域を確保する必要がなくなり、側面に圧電振動素子測定端子を形成する場合に比べてベースの側面の寸法的な制限もなくなるため、ベース２の低背化が行え、表面実装型水晶発振器１全体としての低背化も行える。
【００２５】
また前記回路基板５の配線パッド５１，５２，５３，５４とベース２の外部端子電極２１，２２，２３，２４を重畳させて接合した際に、圧電振動素子測定端子２５，２６が対向配置される他領域５６では、絶縁層５６１の下にグランド電極に接続される導電層５６２が形成されていることで、導電層５６２と導電領域５５との短絡をなくし、集積回路素子で生じ圧電振動素子測定端子２５，２６から表面実装型圧電発振器１の外部に排出される高周波成分を含んだ輻射ノイズを当該圧電振動素子測定端子２５，２６に対向する回路基板の絶縁層５６１の下に形成された導電層５６２により除去することができる。このためＥＭＩノイズの発生が抑えられ、他の電子部品や他の電子機器にも悪影響を及ぼすこともなくなる。
【００２６】
なお、前記圧電振動素子測定端子２５，２６の形成位置は、上記実施形態のものに限らない。例えば、図４（ａ）に示すように、外部端子電極２１と２２、および外部端子電極２３と２４の間で、かつベースの底面の辺から隔離した状態で形成したものであってもよく、図４（ｂ）に示すように、外部端子電極２１と２２、および外部端子電極２３と２４の間で、かつ各圧電振動素子測定端子２５，２６を２つに分割して２５１，２５２，２６１，２６２として構成するとともに、ベースの底面の辺から隔離した状態で形成したものであってもよい。
【００２７】
また、前記回路基板表面の絶縁層の下に形成される導電層の平面視形状としても、上記実施形態のような略矩形状のものに限らない。例えば、図５（ａ）に示すように、配線パッド５１と５２をはさむ領域と配線パッド５３と５４をはさむ領域に略Ｈ矩形状の導電層５６３を形成してもよい。また図５（ｂ）に示すように、配線パッド５１，５２，５３，５４の各配線パッド間に形成された略十字形状の導電層５６４を形成してもよい。また図５（ｃ）に示すように、配線パッド５１，５２，５３，５４と配線５１１，５２１，５３１，５４１からなる導電領域５５を除くほぼ全ての領域に導電層５６５を形成してもよい。特に図５（ｂ）（ｃ）の構成では、圧電振動素子測定端子より導電層５６４，５６５の表面積の方が確実に大きくなり、圧電振動素子測定端子２５，２６から表面実装型圧電発振器１の外部に排出される高周波成分を含んだ輻射ノイズの除去機能を高めるだけでなく、ベース２の底面（一主面側）の外部端子電極２１，２２，２３，２４の各外部端子電極の間での相互の電磁的な干渉もなくすことができる。特に図５（ｃ）の構成では、前記導電領域５５を除いた領域には、ほぼ全面的には導電層５６５が形成されているため、より輻射ノイズの除去性能が高く、かつ電気的特性も安定した表面実装型圧電発振器１が得られる。
【００２８】
なお、本発明は、その思想または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、表面実装型圧電振動発振器に適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  表面実装型水晶発振器
２  ベース
３  蓋
４  封止部材
５  回路基板
【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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