(57)【要約】      （修正有）【課題】電源投入時における周波数変動特性を悪化させる、ＩＣチップの温度上昇を抑止すべく放熱効果を高めた温度補償型の水晶発振器を提供する。【解決手段】開口端面の内周側に周回する金属膜１５を有して凹状とした容器本体１に水晶片３を収容し、金属膜１５上に金属カバーを接合して開口端面を封止したものにおいて、金属カバーの表面上には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップ２の非回路機能面が固着され、ＩＣチップ２の回路機能面のＩＣ端子はワイヤーボンディングによって容器本体１の開口端面の外周側の露出面に設けた回路端子１６に電気的に接続し、回路機能面及びワイヤーボンディングの導線は保護樹脂１９によって覆われた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端面の内周側に周回する金属膜を有して凹状とした容器本体に水晶片を収容し、前記金属膜上に金属カバーを接合して前記開口端面を封止した発振器用振動子を備えてなる表面実装用の水晶発振器において、前記金属カバーの表面上には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップの非回路機能面が固着され、前記ＩＣチップの回路機能面のＩＣ端子はワイヤーボンディングによって前記容器本体の開口端面の外周側の露出面に設けた回路端子に電気的に接続し、前記回路機能面及び前記ワイヤーボンディングの導線は保護樹脂によって覆われたことを特徴とする表面実装用の水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、前記金属カバーは前記容器本体の外底面に設けられたアース端子に前記容器本体の枠壁に設けた導電体を経て電気的に接続した表面実装用の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、前記容器本体の金属カバーは前記容器本体の底壁層の積層面に設けられて外底面のアース端子と電気的に接続したシールド電極に、前記容器本体の枠壁に設けた導電体を経て電気的に接続し、前記底壁層の外底面には前記シールド電極を露出した開口部を有する表面実装用の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に電源投入時の急激な発熱による周波数変動（ドリフト）を抑制した温度補償型とした表面実装発振器（以下、温度補償発振器とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
温度補償発振器は、小型・軽量であって温度変化に対する周波数安定度が高いことから、特に温度環境の変化する携帯型電子機器に周波数源として内蔵される。このようなものの一つに例えば携帯電話での温度補償発振器（ＴＣＸＯ）があり、起動時における周波数変動の抑制が求められる。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４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断面図、同図（ｂ）は同底面図、同図（ｃ）は水晶片３の平面図、第５図は温度補償発振器の概略回路ブロック図で
ある。
【０００４】
温度補償発振器は一端側に内壁段部を有する凹状とした容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、金属カバー４を被せてなる。容器本体１は底壁１ａと二層の枠壁１ｂとを有する積層セラミックからなり、外底面に実装端子５を有する。また、例えば外側面には図示しない温度補償データの書込端子や水晶振動特性を測定する水晶検査端子を有する。
【０００５】
そして、容器本体１の凹部底面となる内底面にはＩＣチップ２が固着される図示しない回路端子を、内壁段部には水晶片３が固着される水晶保持端子を有する。通常では、容器本体１の底壁１ａは二層（１ａ1、１ａ2）として積層面にシールド電極１４を設けて、外部端子５中のアース端子に接続する。
【０００６】
ＩＣチップ２は回路機能面としての一主面に図示しないＩＣ端子を有し、水晶振動子３Ａ（水晶片３）を除く発振回路６及び温度補償機構７を集積化する。そして、ＩＣチップ２の一主面が容器本体１の内底面に対向し、例えばバンプ８を用いた超音波熱圧着によって各ＩＣ端子が内底面上の回路端子に固着する（いわゆるフリップチップボンディング）。
【０００７】
発振回路６は例えば図示しないＣＭＯＳからなるインバータ増幅素子、及び帰還回路としての共振回路からなる。共振回路は水晶振動子（水晶片３）とＩＣチップ２内の分割コンデンサからなる。温度補償機構７は周囲温度を検出する抵抗等からなる少なくとも温度センサを有し、周囲温度に応答した補償電圧Ｖcを生成する。補償電圧Ｖcは予め測定された周波数温度特性に基づく、書込端子からの温度補償データによって生成される。
【０００８】
水晶片３は例えばＡＴカットとして両主面に励振電極９を有し、一端部両側に引出電極１０を延出する。引出電極１０の延出した一端部両側は、内壁段部の水晶保持端子に導電性接着剤１１によって固着される。そして、ＩＣチップ２の水晶端子に電気的に接続し、分割コンデンサと共振回路を形成する。
【０００９】
金属カバー４は容器本体１の開口端面に設けた金属リング１２にシーム溶接等によって接合される。なお、容器本体１の開口端面には図示しない後述の周回する金属膜を有して金属リング１２が銀ロウによって接続する。金属膜は枠壁に設けたビアホール等の導電体を経て実装端子５のうちののアース端子に接続電気的に接続し、金属カバー４がアース接地される。
【００１０】
このようなものでは、温度補償機構７の例えば抵抗からなる温度センサによる補償電圧Ｖcを、発振回路６（発振ループ）内に挿入された電圧可変容量素子１３に印加する。これにより、水晶振動子から見た負荷容量が変化するので、特に水晶振動子（水晶片３）に依存した例えば３次曲線となる周波数温度特性（後述の第７図）を平坦にし、温度に対する周波数安定度を高める。
【特許文献１】特開２００３−１０１３４８号公報（例えば第１図）
【特許文献２】特願２００６−０８９２３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（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、例えば携帯電話に内蔵されてＰＬＬ用として間欠動作する場合、電源投入時（起動時）におけるＩＣチップ２の能動素子（トランジスタ等）が動作する急激な発熱によって、電源投入時における周波数変動特性を悪化させる問題があった。
【００１２】
第６図は温度補償発振器の電源投入時における典型的な起動時周波数特性図である。図中における縦軸は周波数偏差Δｆ／ｆ0であり、Δｆは実際の発振周波数ｆと基準周波数ｆ0との差周波数（ｆ−ｆ0）である。但し、基準周波数ｆ0は常温２５℃の発振周波数（公称周波数±αppm）である。したがって、周波数偏差Δｆ／ｆ0が０のとき、基準周波数ｆ0となる。
【００１３】
これによれば、発振周波数ｆは電源投入時（Ｈ1時）から急激に変化して緩やかに上昇し、概ね１０秒前後から数十秒後（Ｈa時）に発振周波数が安定（飽和）する。ここでの電源投入時（Ｈ1時）は、電源投入から例えばユーザ規格による２〜３msec後である。したがって、電源投入時（Ｈ1）からの急激な発振周波数の変化によって、これ以降における周波数変動特性が悪化する。
【００１４】
なお、周波数変動特性は電源投入からのＨx時の周波数偏差Δｆx／ｆ0とＨy時における周波数偏差Δｆy／ｆ0との差でΔ（ｆx−ｆy）／ｆ0として表される。したがって、この場合（第６図）においては、電源投入時（Ｈ1時）とこれから数秒後（Ｈ2時）の周波数偏差Δｆ1／ｆ0とΔｆ2／ｆ0の間に大きな差を生じて、周波数変動特性を悪化させる。
【００１５】
これらのことから、温度補償発振器における起動時周波数特性の傾斜（微分係数）が急なほど、電源投入時における周波数変動特性は悪化する。これらは、ＩＣチップ２の急激な発熱による温度上昇特性が急峻なほど、起動時周波数特性の傾斜も急になって周波数変動特性は悪化する。
【００１６】
そして、これらの問題は、間欠動作する温度補償発振器の起動時におけるＩＣチップ２の発熱のみならず、例えばＰＬＬを併用したＧＰＳ用として常時動作する温度補償発振器の場合でも、セット基板の発熱によってＩＣチップ２の温度が上昇するので、同様に生ずる。セット基板の急激な温度上昇は、例えば常時動作中の送受信系以外の機能回路を動作させる場合に生ずる。
【００１７】
また、温度補償発振器に拘わらず、通常の表面実装発振器の場合でも周波数温度特性に弊害をもたらせることから、ＩＣチップ２の温度上昇を抑止することは重要となる。例えば第８図に示したように、温度上昇によって通常の３次曲線となる周波数温度特性（実線）が、点線で示すように高低温側で跳ね上がって高い周波数となる。
【００１８】
（発明の目的）
本発明はＩＣチップの温度上昇を抑止（抑制）すべく放熱効果を高めた表面実装発振器を提供することを目的とし、特に急激な温度変化に基づく周波数変動を小さくした温度補償発振器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】
【００１９】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、開口端面の内周側に周回する金属膜を有して凹状とした容器本体に水晶片を収容し、前記金属膜上に金属カバーを接合して前記開口端面を封止した発振器用振動子を備えてなる表面実装発振器において、前記金属カバーの表面上には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップの非回路機能面が固着され、前記ＩＣチップの回路機能面のＩＣ端子はワイヤーボンディングによって前記容器本体の開口端面の外周側の露出面に設けた回路端子に電気的に接続し、前記回路機能面及び前記ワイヤーボンディングの導線は保護樹脂によって覆われた構成とする。
【発明の効果】
【００２０】
このような構成であれば、電源投入時におけるＩＣチップの動作によって発生する瞬間的（急激）な熱は保護樹脂及び特に金属カバーに伝熱し、容器本体及び凹状の空間内に放熱される。したがって、ＩＣチップの急激な温度上昇を抑止して、これに伴う周波数変動を抑制できる。
【００２１】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記金属カバーは前記容器本体の外底面に設けられたアース端子に前記容器本体の枠壁に設けた導電体を経て電気的に接続する。これにより、金属カバーから熱伝導率が高い導電体を経てアース端子までの放熱路を確保するので、電源投入時の瞬間的に生ずるＩＣチップの熱に対する放熱効果を高められる。
【００２２】
同請求項３では、請求項１において、前記容器本体の金属カバーは前記容器本体の底壁層の積層面に設けられて外底面のアース端子と電気的に接続したシールド電極に前記容器本体の枠壁に設けた導電体を経て電気的に接続し、前記底壁層の外底面には前記シールド電極を露出した開口部を有する。
【００２３】
これにより、請求項２同様に金属カバーからシールド電極までの放熱路を確保し、さらにシールド電極を露出して開口部内の空間に放熱するので、電源投入時の放熱効果をさらに高める。また、この場合は、温度補償発振器の搭載されるセット基板の温度が瞬間的に急上昇しても、アース端子から伝熱した熱がシールド電極から開口部の空間に放熱される。したがって、セット基板の温度の急上昇による周波数変動をも抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１図は本発明の一実施形態を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は金属カバー及びＩＣチップを除く同平面図、同図（ｃ）は同外底面の図である。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。
【００２５】
温度補償発振器は、前述した発振回路及び温度補償機構を集積化して回路機能面の両端側にＩＣ端子を有するＩＣチップ２を、発振器用振動子の表面上（金属カバー４上）に固着してなる。発振器用振動子は積層セラミックからなる凹状とした容器本体１内に水晶片３を収容して、開口端面を金属カバー４によって封止し、水晶片３を密閉封入する。
【００２６】
容器本体１は積層セラミックからなり、この例では積層面にシールド電極１４を有する２層とした底壁１（ａ1、ａ2）と枠壁１ｂとからなる。そして、容器本体１における外底面の４角部には前述のように電源、アース、出力等の実装端子５を有し、シールド電極１４は実装端子５のうちのアース端子に積層面を経て電気的に接続する。
【００２７】
容器本体１の開口端面上（枠壁上面）には周回する金属膜１５を内周側に有し、一組の対向する両端部の枠壁上面には外周側に回路端子１６を有する。金属膜１５は枠壁に設けたビアホール等の導電体１７等を経て容器本体１の外底面のアース端子としての実装端子５に接続する。そして、金属膜１５上にはシーム溶接用の金リング１２が銀ロウによって接合される。
【００２８】
回路端子１６は枠壁の図示しない導電体を経て、容器本体１の内底面に設けられた図示しない水晶保持端子に電気的に接続するとともに、外底面の実装端子５に電気的に接続する。水晶保持端子には前述のように引出電極の延出した水晶片３の一端部両側が導電性接着剤１１によって固着される。
【００２９】
さらに、ここでは、底壁の外底面の中央領域には開口部１８が設けられてシールド電極１４を表面に露出する。シールド電極１４は枠壁の導電体１７を経て直接的に枠壁上面の金属膜１５に電気的に接続する。そして、金属カバー４がシーム溶接によって開口端面上の金属リング１２に接合される。
【００３０】
ＩＣチップ２は非回路機能面が金属カバー４の表面上に例えば導電性接着剤１１によって固着される。回路機能面のＩＣ端子はワイヤーボンディングとした金線等の導線１９によって、開口端面上の回路端子１６に電気的に接続する。そして、導線１８及び開口端面の露出面を含み、ＩＣチップ２の回路機能面上から保護樹脂１９が塗布される。
【００３１】
このような構成であれば、発明の効果の欄でも述べたように、電源投入時におけるＩＣチップ２の動作による瞬間的に生ずる急激な熱は特に金属カバー４に伝熱する。そして、金属カバー４から開口端面を経て容器本体１自体のセラミック及び容器本体１の空間内に放熱される。したがって、瞬間的に急上昇する温度変化を抑制し、電源投入時からの温度上昇カーブ従来例よりを緩やかにするとともに飽和温度も低くなる。
【００３２】
そして、この例では金属カバー４は外底面の実装端子５としてのアース端子に導電体１７を経て電気的に接続する。さらに、金属カバー４は導電体１７を経て開口部１８の表面に露出したるシールド電極１４に電気的に接続する。したがって、金属カバー４は熱伝導率の高い導電体１７を経て容器本体１からの外部に対する放熱路を確保する。
【００３３】
これらのことから、電源投入時からの温度上昇カーブをさらに緩やかにして飽和温度を低くする。したがって、これに伴って、起動時周波数特性を第３図の曲線（イ）として従来例（ロ）と比較して示したように、起動時周波数特性も緩やかな勾配となって周波数変動を抑制できる。
【００３４】
また、例えば温度補償発振器が搭載されるセット基板の温度が急上昇した場合には、特にアース端子から伝熱した熱が、アース端子と接続したシールド電極１４に伝熱して開口部１８内の空間に放熱する。したがって、この場合でも、ＩＣチップ２の急激な温度上昇を抑止するので、周波数変動特性を良好にする。
【００３５】
そして、例えば電源投入から時間が経過した温度安定状態でも、外部に対する放熱路が確保されて容器本体１内の温度を低く維持する。したがって、水晶振動子の温度特性を良好に維持する。したがって、温度補償発振器のみならず、通常の水晶発振器の場合であっても有効に適用できる。
【００３６】
なお、容器本体１の外底面に設けた開口部１８は矩形上ではなく、第２図に示したように十字状として空間積を大きくして放熱効果を高めてもよい。なお、金属カバー４はシーム溶接としたが、共晶合金を用いた接合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は金属カバー及びＩＣチップを除く同平面図、同図（ｃ）は同外底面の図である。
【図２】本発明の他の例を説明する温度補償発振器の底面図である。
【図３】本発明の作用効果を説明する温度補償発振器の従来例と比較した起動時周波数特性である。
【図４】従来例を説明する図で、同図（ａ）は温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）は同底面、同図（ｃ）は水晶片３の平面図である。
【図５】従来例を説明する温度補償発振器の回路ブロック図である。
【図６】従来例を説明する温度補償発振器の起動時周波数特性である。
【図７】従来例を説明する水晶発振器の周波数温度特性図である。
【図８】従来例の問題点を説明する水晶発振器の周波数温度特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  容器本体、２  ＩＣチップ、３  水晶片、４  金属カバー、５  実装端子、６  発振回路、７  温度補償機構、８  バンプ、９  励振電極、１０  引出電極、１１  導電性接着剤、１２  金属リング、１３  電圧可変容量素子、１４  シールド電極、１５  金属膜、１６  回路端子、１７  導電体、１８  開口部、１９  導線。
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図４】
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