(57)【要約】【課題】水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に容量が形成されるのを回避することで輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズを防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供する。【解決手段】セラミックス材の容器本体１に形成した凹部２に収容されるＩＣチップ８の出力電極近傍と水晶振動子１２の励振電極１４とが重ならないようにして、ＩＣチップ８の出力電極と水晶振動子１２の励振電極１４の容量結合を防止する。【選択図】図１
2017046159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に表面実装のための複数の実装端子を有し、前記一方の面とは反対の面側に開口した凹部が形成された容器本体と、前記容器本体の前記凹部の内部で上下に重なる如くに収容された水晶振動子およびＩＣチップと、前記容器本体の前記凹部を封止する蓋体とで構成した表面実装型水晶発振器であって、
前記水晶振動子は、水晶ブランクの少なくとも有効振動領域の両面に形成された一対の励振電極を備え、
前記ＩＣチップは、前記容器本体の前記凹部の底面に一面が固定され、前記一面の反対面に複数の入出力端子を有し、前記水晶振動子の前記一対の励振電極と共に発振回路を構成する回路素子を集積してなり、
前記容器本体に前記水晶振動子の前記一対の励振電極と前記複数の実装端子に接続する配線パターンが内装されると共に前記凹部の一部に前記配線パターンに接続する複数の電極パッドを有し、
前記水晶振動子のサイズを縮小することで、前記ＩＣチップに有する複数の入出力端子のうちの少なくとも出力端子と前記電極パッドは、前記励振電極と上下での重なりを回避することで両者の間の容量結合を防止したことを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＩＣチップの入出力端子は前記電極パッドとボンディングワイヤーの引き回しで接続されており、
前記ＩＣチップに有する複数の入出力端子のうちの少なくとも出力端子と前記電極パッドは、前記ボンディングワイヤーを含んで前記励振電極と上下での重なりを回避することを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記容器本体の前記凹部の底面に導電膜がベタ形成されていることを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記蓋体が金属板であることを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記容器本体の前記凹部の底面又は底面側内部にベタの接地膜を設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶デバイスに係り、特に水晶振動子およびこの水晶振動子と共に発振回路を構成するＩＣチップを共通のセラミックス容器に収容してなる表面実装型水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子およびこの水晶振動子と共に発振回路を構成するＩＣチップを共通のセラミックス容器に収容してなる表面実装型水晶デバイスとして様々な機能を備えたものが知られている。例えば、表面実装型のＶＣＸＯ（電圧制御発振器）はセラミックス材で形成して実装面に複数の端子（実装端子）を設けた容器内に水晶振動子とＩＣチップを収容して構成される。水晶振動子の端子とＩＣチップの入出力端子および実装端子に接続する配線パッドとの間はボンディングワイヤーで接続される。
【０００３】
図４は、共通のセラミックス容器に水晶振動子とＩＣチップを収容して構成された表面実装型水晶デバイスの従来例を説明する模式図で、同図（ａ）は容器内部の配置を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。なお、同図（ａ）では同図（ｂ）に示す凹部開口端面６を封止する蓋体７およびこの蓋体を固定するための金属リング２０は図示を省略してある。
【０００４】
この表面実装型水晶デバイス（以下、単に水晶デバイスとも称する）は、セラミックス材で形成した容器本体（所謂、パッケージ）１の凹部２に水晶振動子１２とＩＣチップ８を収容して構成されている。この構成例では、ＩＣチップ８は容器本体１の凹部２を形成する底面３に適宜の接着剤で固定されている。水晶振動子１２は凹部開口端面６に近い段部（水晶固定段部）５に設けた端子パッド（図示を省略）に導電性接着剤１５（１５ａ，１５ｂ）で固定されている。
【０００５】
水晶振動子１２は水晶ブランク（水晶薄片）１７の表裏（図４（ｂ）に正対して上下の面）に上部励振電極１３と下部励振電極１４を有している。図４（ａ）では下部励振電極１４の配置を分かりやすくするため、上部励振電極１３と同一面に斜線を付して示してある。上部励振電極１３と下部励振電極１４は水晶薄片１７の一方の端部に延びる配線部を有し、上記した導電性接着剤１５（１５ａ，１５ｂ）で水晶固定段部５に設けた端子パッドに接続されている。
【０００６】
水晶固定段部５に設けた電極パッドは水晶固定段部５の下方に有する配線段部４に形成された配線パターンに接続している。配線段部４にはＩＣチップ８の複数の入出力端子９に対応する複数の電極パッド１０が形成されている。配線段部４に形成された配線パターンは、セラミックスの容器本体に内装または内壁上に成膜形成されている回路パターンの接続導体を通して実装端子２１に接続している。
【０００７】
ＩＣチップ８の複数の入出力端子９は配線パッド１０にボンディングワイヤー１１で接続されている。図４では、ＩＣチップ８の複数の入出力端子のうちの出力端子に符号９を付してある。この出力端子９はボンディングワイヤー１１により対応する配線パッド１０に接続している。他の出力端子も同様のボンディングワイヤーで対応する配線パッドに接続されている。
【０００８】
上記のようにして水晶振動子１２とＩＣチップ８が設置された容器本体１の凹部２は、その開口端面６に設けたメタルリング２０を介して金属板を好適とする蓋体７で封止されている。
【０００９】
図４に示したＶＣＸＯに限らず、共通のセラミックス容器内に水晶に代表される圧電振動子とＩＣチップを収納した圧電デバイスは上記と同様な構成をと有しているものが多い。この種の水晶デバイスに関連する従来技術を開示したものとしては、例えば特許文献１、特許文献２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２３５５４４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
セラミックス等で形成された容器本体にＩＣチップと水晶振動子を重ねた状態で収容した構成において、ＩＣチップの出力端子を容器本体側に設けた配線パッドに接続するボンディングワイヤーが水晶振動子の励振電極（下部励振電極）と近接配置されていると、両者の間の容量結合が形成されて出力端子側にノイズ入ると、これが輻射ノイズとして水晶振動子の上記励振電極に入り込む。その結果、出力の位相ノイズにスプリアスとして現れる。
【００１２】
図５は、水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子とが近接配置した場合に両者の間に形成される容量との概念の説明図で、同図（ａ）は概念図、同図（ｂ）はＩＣチップの入出力端子の配置図、同図（ｃ）はＶＣＸＯの水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に形成される結合容量を説明する回路図である。
【００１３】
図５（ａ）において、セラミックス材を好適とする絶縁体の容器本体１に形成した凹部２にＩＣチップ８と水晶振動子１２が収容されている。凹部２は蓋体で密封封止されるが、ここでは蓋体は図示していない。ＩＣチップ８の主面（図の上側面）には、同図（ｂ）に示した複数の入出力端子９（９ａ乃至９ｈ）が形成されている。端子９ａは出力端子（ＶＣＸＯの出力端子、ＯＵＴ）、端子９ｂはＮ／Ｃ、端子９ｃは電源端子（Ｖｄｄ）、端子９ｄと端子９ｅは水晶端子（水晶振動子１２の上励振電極（ＸＴ−ＢＡＲ）１３と下励振電極（ＸＴ）１４とにそれぞれ接続）、端子９ｆは制御電圧端子（Ｖｃ）、端子９ｇはスタンバイ、端子９ｈは接地端子（ＧＮＤ）である。
【００１４】
前記したように、図５（ａ）に示した水晶振動子の励振電極９ａ（図５（ｃ）のＸＴ）とＩＣチップ８の出力端子９ａとが近接配置された場合に両者の間には無視できない容量（浮遊容量）Ｃｆが形成される。出力端子９ａに何らかの外来ノイズが混入すると、このノイズ成分は容量Ｃｆを通して水晶振動子１２に入る。水晶振動子１２に入ったノイズ成分は発振回路を構成する増幅器で増幅されて出力にスプリアスノイズとして現れる。このようなスプリアスノイズはこの水晶発振器を組み込んだ電子機器の動作に好ましくない影響を及ぼす。なお、図５（ｃ）の回路は既知なのでその構成・動作の説明は省略する。
【００１５】
本発明の目的は、水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に容量が形成されるのを回避することで輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズを防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は水晶振動子のサイズと設置位置を変更してＩＣチップの出力端子近傍に重ならないように構成した。本発明の代表的構成を列挙すると次のとおりである。
（１）本発明に係る表面実装型水晶発振器は、一方の面に表面実装のための複数の実装端子を有し、前記一方の面とは反対の面側に開口した凹部が形成された容器本体と、前記容器本体の前記凹部の内部で上下に重なる如くに収容された水晶振動子およびＩＣチップと、前記容器本体の前記凹部を封止する蓋体とで構成し、
前記水晶振動子は、水晶ブランクの少なくとも有効振動領域の両面に形成された一対の励振電極を備え、
前記ＩＣチップは、前記容器本体の前記凹部の底面に一面が固定され、前記一面の反対面に複数の入出力端子を有し、前記水晶振動子の前記一対の励振電極と共に発振回路を構成する回路素子を集積してなり、
前記容器本体に前記水晶振動子の前記一対の励振電極と前記複数の実装端子に接続する配線パターンが内装されると共に前記凹部の一部に前記配線パターンに接続する複数の電極パッドを有し、
前記水晶振動子のサイズを縮小することで、前記ＩＣチップに有する複数の入出力端子のうちの少なくとも出力端子と前記電極パッドは、前記励振電極と上下での重なりを回避することで両者の間の容量結合を防止した。
（２）前記ＩＣチップの入出力端子は前記電極パッドとボンディングワイヤーの引き回しで接続されており、
前記ＩＣチップに有する複数の入出力端子のうちの少なくとも出力端子と前記電極パッドは、前記ボンディングワイヤーを含んで前記励振電極と上下での重なりを回避した。
（３）前記容器本体の前記凹部の底面に導電膜をベタ形成した。
（４）前記蓋体が金属板とした。
（５）前記容器本体の前記凹部の底面又は底面側内部にベタの接地膜を設けた。
【００１７】
本発明は上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能である。
【発明の効果】
【００１８】
水晶振動子を構成する励振電極とＩＣチップの出力電極との容量結合が抑制され、当該出力電極に外来ノイズが入り込んでも、それが水晶振動子の励振電極に干渉することがないので。その発振動作に影響を及ぼすことがなく、水晶発振器の出力にスプリアスノイズが現れることが防止され、安定発振で信頼性が高い表面実装型水晶デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例１を説明する模式図である。
【図２】本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例２を説明する模式図である。
【図３】本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例３を説明する模式図である。
【図４】共通のセラミックス容器に水晶振動子とＩＣチップを収容して構成された表面実装型水晶デバイスの従来例を説明する模式図である。
【図５】水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子とが近接配置した場合に両者の間に形成される容量との概念の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例１を説明する模式図で、同図（ａ）は容器内部の配置を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。なお、同図（ａ）では同図（ｂ）に示す凹部開口端面６を封止する蓋体７およびこの該体を固定するための金属リング２０は図示を省略してある。
【００２２】
本発明に係る表面実装型水晶デバイスは、セラミックス材で形成した容器本体（パッケージ）１の凹部２に水晶振動子１２とＩＣチップ８を収容して構成される。本実施例では、ＩＣチップ８は容器本体１の凹部２を形成する底面３に適宜の接着剤で固定される。水晶振動子１２は凹部開口端面６に近い水晶固定段部５に設けた電極パッド（図示せず）に導電性接着剤１５（１５ａ，１５ｂ）で固定されている。
【００２３】
水晶振動子１２は水晶ブランク（水晶薄片）１７の表裏（図１（ｂ）に正対して上下の面）に上部励振電極１３と下部励振電極１４を有している。図１（ａ）では下部励振電極１４の配置を分かりやすくするため、上部励振電極１３と同一面に斜線を付して示してある。上部励振電極１３と下部励振電極１４は水晶薄片１７の一方の端部に延びる配線部を有し、上記した導電性接着剤１５（１５ａ，１５ｂ）で水晶固定段部５に設けた電極パッドに接続されている。
【００２４】
水晶固定段部５に設けた電極パッドは水晶固定段部５の下方（底面３側）に有する配線段部４に形成された配線パターンに接続している。配線段部４は凹部の底面３とすること、あるいは水晶固定段部５としてもよい（以下に説明する他の実施例でも同様）。配線段部４にはＩＣチップ８の複数の入出力端子９に対応する複数の配線パッド１０が形成されている。配線段部４に形成された配線パターンは、セラミックスの容器本体に内装または内壁上に成膜形成されている回路パターンの接続導体を通して実装端子２１に接続する。
【００２５】
ＩＣチップ８の複数の入出力端子９は配線パッド１０にボンディングワイヤー１１で接続されている。図１では、ＩＣチップ８の複数の入出力端子のうちの出力端子に符号９（図５（ｂ）における出力端子９ａ）を付してある。この出力端子９はボンディングワイヤー１１により対応する電極パッド１０に接続している。他の出力端子も同様のボンディングワイヤーで対応する電極パッドに接続される。
【００２６】
上記のようにして水晶振動子１２とＩＣチップ８が設置された容器本体１の凹部２は、その開口端面６に設けたメタルリング２０を介して金属板を好適とする蓋体７で封止される。
【００２７】
本実施例に用いる水晶振動子１２は、図１に示したように、水晶ブランク１７の下側励振電極１４（上側励振電極１３）がＩＣチップ８の出力電極９と電極パッド１０およびこれらを接続するボンディングワイヤー１１と重ならないサイズとしている。水晶ブランク１７の一部はＩＣチップ８の水晶端子（図５（ｂ）における水晶端子９ｄ，９ｅ）付近の上方に重なっているが、出力端子９ａとは距離がある。そのため、下側励振電極１４と出力端子９ａとの間の容量結合は回避される。
【００２８】
本実施例によれば、水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に容量が形成されるのを回避することができ、出力電極への外来輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズの混入を防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することができる。
【実施例２】
【００２９】
図２は、本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例２を説明する模式図で、同図（ａ）は容器内部の配置を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。本実施例の基本構成は実施例１と同様で、水晶発振器１２とＩＣチップ３の配置位置に相違を有する転で異なる。本実施例では、容器本体１の底面３に配置するＩＣチップ８を当該底面３内で水晶振動子８から離れた位置（図２の紙面に向かって右方向）に搭載してある。
【００３０】
本実施例に用いる水晶振動子１２は、図１に示したように、水晶ブランク１７の下側励振電極１４（上側励振電極１３）がＩＣチップ８の出力電極９と電極パッド１０およびこれらを接続するボンディングワイヤー１１とは全く重ならない。水晶ブランク１７の励振電極はＩＣチップ８の水晶端子（図５（ｂ）における水晶端子９ｄ，９ｅ）の上方に重なっておらず、出力端子９ａとはかなりの距離がある。そのため、下側励振電極１４と出力端子９ａとの間の容量結合は無い。
【００３１】
本実施例によれば、水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に容量が形成されないので、出力電極への外来輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズの混入を防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することができる。
【実施例３】
【００３２】
図３は、本発明に係る表面実装型水晶発振器の実施例３を説明する模式図で、図１の（ｂ）に対応する断面図である。なお、平面図は図１の（ａ）と同様であるので図示は省略する。本実施例の基本構成は実施例１および実施例２と同様で、図３では水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との配置を図１と同様としているが、図に示した配置についても適用できる。
【００３３】
本実施例は、前記した実施例１（あるいは実施例２）を構成する容器本体１にベタの内装接地膜１６を設けた点で前記各実施例と異なる。この内装接地膜１６は容器本体として積層のセラミックスシートを用い、底面３側の多層セラミックシート間に予め導電体膜を設けることで実現できる。また、内装接地膜として容器本体１の底面でＩＣチップ８との間を含めた領域に導電膜を成膜してもよい。
【００３４】
本実施例によれば、水晶振動子の励振電極とＩＣチップの出力端子との間に容量が形成されないことに加え、容器本体１の実装面は内装接地膜または底面の導電膜で凹部２が電磁的に遮蔽され、凹部の開口側には金属の蓋体で遮蔽されるので、出力電極への外来輻射ノイズの入り込みがさらに防止され、発振回路出力へのスプリアスノイズの混入を防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することができる。
【００３５】
本発明は上記したＶＣＸＯを例とした実施例に限るものではなく、水晶振動子などの圧電振動子を用いたもので、外来ノイズが原因で発振周波数などの動作条件が変動する電子デバイスに広く適用できる。また、水晶振動子に上記した実施例に示された水晶薄片を用いたものに限らず、水晶板をエッチング加工して形成した、所謂メサ型の振動子を用いたものにも本発明が適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・容器本体
２・・・凹部
３・・・底面
４・・・配線段部
５・・・水晶固定段部
６・・・凹部開口端面
７・・・蓋体
８・・・ＩＣチップ
９・・・入出力端子
１０・・・電極パッド
１１・・・ボンディングワイヤー
１２・・・水晶振動子
１３・・・上側励振電極
１４・・・下側励振電極
１５（１５ａ，１５ｂ）・・・導電性接着剤
１６・・・内装接地膜
１７・・・水晶ブランク
２０・・・メタルリング
２１・・・実装端子
【図１】
2017046159.tif 000003
【図２】
2017046159.tif 000004
【図３】
2017046159.tif 000005
【図４】
2017046159.tif 000006
【図５】
2017046159.tif 000007