(57)【要約】【課題】収容器に形成された配線に起因する寄生容量を低減する圧電発振器を提供する。【解決手段】励振電極３１を備えた水晶振動片３０とボンディングパッド４１ａ〜４１ｆを備えたＩＣチップ４０とが、配線を有するセラミックパッケージ１０に収容され、平面視において水晶振動片３０とＩＣチップ４０とが重ならない位置に配置された水晶発振器１であって、セラミックパッケージ１０内に水晶振動片３０の励振電極３１と接続される配線の一部であるマウント電極１６，１７を備え、マウント電極１６，１７に水晶振動片３０がマウントされ、かつマウント電極１６，１７とＩＣチップ４０における水晶振動片接続用のボンディングパッド４１ａ，４１ｂとが、配線の一部を跨いで金属ワイヤ５０にて接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極を備えた圧電振動片とボンディングパッドを備えた回路素子とが、配線パターンを有する収容器に収容され、平面視において前記圧電振動片と前記回路素子とが重ならない位置に配置された圧電発振器であって、
前記収容器内に前記圧電振動片の前記励振電極と接続されるマウント電極を備え、前記マウント電極は前記配線パターンの一部であり、
前記マウント電極に前記圧電振動片がマウントされ、前記マウント電極と前記回路素子における圧電振動片接続用の前記ボンディングパッドとが、前記配線パターンの一部の配線を跨いで金属ワイヤにて接続されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電発振器において、
前記金属ワイヤが跨ぐ前記配線パターンの前記配線が、電源に接続される配線を含むことを特徴とする圧電発振器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電発振器において、
前記収容器の前記マウント電極および接続電極が前記回路素子の固定された面より前記回路素子が存在する側に間隔を隔てて位置することを特徴とする圧電発振器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の圧電発振器において、
前記圧電振動片が水晶振動片であることを特徴とする圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線間に生ずる寄生容量を低減させる圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、通信機器、ＯＡ機器などの電子機器に水晶発振器などの圧電発振器が使用されている。
圧電発振器は、配線パターンを設けたセラミックパッケージなどの収容器に、水晶振動片などの圧電振動片と、ＩＣ（集積回路）チップなどの回路素子とを収容し、蓋体にて収容器内を気密に封止している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−４８２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の圧電発振器において、セラミックパッケージはセラミックシートが積層されその間に配線パターンが形成されている。セラミックシートは絶縁材料であり、配線は金属材料のため、上下の配線が交差する部分では、絶縁材料を挟んで金属板が配置された構成となる。このため、配線の間に静電容量（寄生容量）が形成されることになり、圧電発振器として配線パターンに起因する寄生容量が増加するという問題がある。
特に、圧電振動片と回路素子間での寄生容量が大きくなると、圧電振動片の安定した発振を阻害するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる圧電発振器は、励振電極を備えた圧電振動片とボンディングパッドを備えた回路素子とが、配線パターンを有する収容器に収容され、平面視において前記圧電振動片と前記回路素子とが重ならない位置に配置された圧電発振器であって、前記収容器内に前記圧電振動片の前記励振電極と接続されるマウント電極を備え、前記マウント電極は前記配線パターンの一部であり、前記マウント電極に前記圧電振動片がマウントされ、前記マウント電極と前記回路素子における圧電振動片接続用の前記ボンディングパッドとが、前記配線パターンの一部の配線を跨いで金属ワイヤにて接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、マウント電極と回路素子における圧電振動片接続用のボンディングパッドとが、収容器に形成された配線パターンの一部を跨いで、金属ワイヤにて接続されている。このように、空中で配線パターンを跨いで接続されるため、配線が交差することで生ずる寄生容量を低減することができる。
また、圧電振動片と回路素子間を金属ワイヤで接続するため、この間の寄生容量を低減でき、圧電振動片の安定した発振を確保する圧電発振器を提供できる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電発振器において、前記金属ワイヤが跨ぐ前記配線パターンの前記配線が、電源に接続される配線を含むことが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、電源に接続する配線（電源ライン）を空中で跨いでいることから、電源ラインからのノイズの影響を受けることなく圧電振動片と回路素子間を接続することができ、安定した圧電振動片の発振を確保できる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電発振器において、前記収容器の前記マウント電極および接続電極が前記回路素子の固定された面より前記回路素子が存在する側に間隔を隔てて位置することが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、回路素子のボンディングパッドとマウント電極との接続において、ワイヤボンダーによるワイヤボンディング接続を容易にすることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電発振器において、前記圧電振動片が水晶振動片であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、寄生容量を低減し安定した発振を確保できる水晶発振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。以下の実施形態では圧電発振器として水晶発振器を例にとり説明する。
（実施形態）
【００１５】
図１は水晶発振器の構成を示し、図１（ａ）は概略平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。なお、図１（ａ）は蓋体を省略して内部構成が分かるように示している。
水晶発振器１は、セラミックパッケージ１０と、水晶振動片３０と、ＩＣチップ４０と、蓋体５５とを備えている。
【００１６】
セラミックパッケージ１０は、セラミックシート１０ａ，１０ｂ，１０ｃを積層して凹部を形成し、その上方に固着されたシームリング１０ｄから構成されている。
セラミックパッケージ１０内には、配線パターンが形成され、その一部として接続電極１２，１３，１４，１５とマウント電極１６，１７が設けられている。
【００１７】
水晶振動片３０はＡＴカット水晶振動片が用いられ、その両主面には励振電極３１が形成されている。水晶振動片３０はマウント電極１６，１７上に銀ペーストなどの導電性接着剤３５にてマウントされ、励振電極３１とマウント電極１６，１７との電気的な接続がなされている。
【００１８】
ＩＣチップ４０は、複数のボンディングパッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆを備え、内部に発振回路、電圧制御回路、温度補償回路などを含んでいる。
ボンディングパッド４１ａ，４１ｂは水晶振動片に接続される水晶振動片接続用パッドである。また、ボンディングパッド４１ｃは正電源に接続される正電源接続用パッド、ボンディングパッド４１ｄは発振を制御する制御用信号が入力される制御用パッド、ボンディングパッド４１ｅは出力信号を出力する出力用パッド、ボンディングパッド４１ｆは負電源に接続される負電源接続パッドである。
そして、ＩＣチップ４０はセラミックパッケージ１０の底部２１にエポキシ系またはポリイミド系などの接着剤３６を用いて固定されている。
【００１９】
ボンディングパッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆは金線などの金属ワイヤ５０にて、セラミックパッケージ１０の接続電極１２，１３，１４，１５およびマウント電極１６，１７に接続されている。接続電極１２，１３，１４，１５およびマウント電極１６，１７は、ＩＣチップ４０の固定された底部２１より上方の位置に構成されている。
マウント電極１６，１７とボンディングパッド４１ａ，４１ｂとの金属ワイヤ５０での接続は、図１（ａ）に示すように平面視で配線２４，２５を跨いで接続されている。
【００２０】
そして、セラミックパッケージ１０の上方に設けられたコバールなどの金属で形成されたシームリング１０ｄとコバール、４２アロイなどの金属で形成された蓋体５５とをシーム溶接してセラミックパッケージ１０内を気密に封止している。
【００２１】
次に、セラミックパッケージの構成について詳細に説明する。
前述のように、セラミックパッケージ１０はセラミックシート１０ａ，１０ｂ、１０ｃが積層されて形成されている。これらのセラミックシートにおいて、セラミックシート１０ａ，１０ｂに配線パターンが形成されている。
図２（ａ）はセラミックシート１０ａの配線パターンを説明する概略平面図であり、図２（ｂ）はセラミックシート１０ｂの配線パターンを説明する概略平面図である。そして、図３はセラミックパッケージ１０の構成を示す概略平面図である。
【００２２】
セラミックパッケージのベースとなるセラミックシート１０ａは、図２（ａ）に示すように、一方の面に配線２２，２３，２４，２５が形成され、四隅のキャスタレーションを経由して、他方の面（裏面）へ引き出されている。そして、他方の面の四隅には、それぞれの配線２２，２３，２４，２５に対応する外部接続端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが形成されている。なお、セラミックシート１０ａの一方の面はセラミックパッケージ１０内にＩＣチップ４０を搭載する底部２１を構成している。
【００２３】
セラミックシート１０ｂは、図２（ｂ）に示すように、中央部に開口穴１１が形成されたフレーム状に構成されている。
セラミックシート１０ｂの一方の面における長手方向の面には、接続電極１２，１３，１４，１５およびマウント電極１６，１７が形成されている。
接続電極１２，１３，１４，１５の一部には、それぞれ導電ビア１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａが形成され、セラミックシート１０ｂの一方の面から他方の面（裏面）に配線が引き出されるように構成されている。他方の面に引き出された配線は、セラミックシート１０ａの各配線の配線接続部２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａにそれぞれ接続される位置に形成されている。
【００２４】
また、マウント電極１６，１７はセラミックシート１０ｂの外周に引き出されて、その側面にサイド端子１８，１９が形成されている。
セラミックシート１０ｃ（図示せず）は中央部が開口されたフレーム状のシートであり、配線パターンは形成されていない。
このように、セラミックシート１０ａ，１０ｂ、１０ｃが積層された場合に、導電ビア１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａで上下のセラミックシートを接続する部分以外は、上下の配線が交差する部分がないように設計されている。
【００２５】
そして、セラミックシート１０ａ，１０ｂ、１０ｃを積層して焼成し、さらにシームリング１０ｄをロウ付けすることで、図３に示すようなセラミックパッケージ１０が得られる。
なお、配線パターンは高融点金属のモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）にて形成され、表面に露出する配線パターンにはニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）のメッキが施されている。
【００２６】
このように、セラミックパッケージ１０の接続電極１４は、配線２４を経由して外部接続端子２６ａに接続され、接続電極１５は配線２５を経由して外部接続端子２６ｂに接続されている。さらに、接続電極１２は、配線２２を経由して外部接続端子２６ｃに接続され、接続電極１３は配線２３を経由して外部接続端子２６ｄに接続されている。
外部接続端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの配列は規格により統一され、外部接続端子２６ａはＶｃｃ端子、外部接続端子２６ｂはＶｃ端子、外部接続端子２６ｃはＯＵＴ端子、外部接続端子２６ｄはＧＮＤ端子となっている。このことから、配線２４は電源ラインとして配設されている。そして、このような端子としての機能を持つように、セラミックパッケージ１０に収容されるＩＣチップ４０の各ボンディングパッド４１ａ〜４１ｆとの接続がなされる。
また、サイド端子１８，１９は水晶振動片などの特性検査に使用される検査用端子である。
【００２７】
上記の水晶発振器１は以下のような手順で製造される（図１参照）。
まず、セラミックパッケージ１０のマウント電極１６，１７に水晶振動片３０を導電性接着剤３５にてマウントする。そして、サイド端子１８，１９を用いて水晶振動片３０の特性検査をする。
続いて、セラミックパッケージ１０の底部２１にＩＣチップ４０を接着剤３６にて固着する。そして、ＩＣチップ４０の各ボンディングパッド４１と接続電極１２，１３，１４，１５およびマウント電極１６，１７を金属ワイヤ５０にて接続する。
その後、蓋体５５とセラミックパッケージ１０のシームリング１０ｄとをシーム溶接して、セラミックパッケージ１０内を気密に封止する。このようにして、水晶発振器１が製造される。
【００２８】
以上、本実施形態の水晶発振器１は、マウント電極１６，１７とＩＣチップ４０における水晶振動片接続用のボンディングパッド４１ａ，４１ｂとが、セラミックパッケージ１０に形成された配線２４，２５を跨いで、金属ワイヤ５０にて接続されている。この金属ワイヤ５０にて接続した配線は、セラミックパッケージ１０内に配設した場合には他の配線とセラミックシートの上下で交差することになり寄生容量の増加となる。本実施形態では空中で配線２４，２５を跨いで接続されることから、配線が交差することで生ずる寄生容量を低減することができる。
また、水晶振動片３０とＩＣチップ４０間を金属ワイヤ５０で接続するため、この間の寄生容量を低減でき、水晶振動片３０の安定した発振を確保する水晶発振器１を提供できる。
特に水晶発振器１が電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の場合、負荷容量を変化させて発振周波数を制御するようになっているが、周波数可変範囲を広くするためには容量比γを小さくする必要がある。容量比γを小さくするには寄生容量を小さくすることで達成できる。このことから、本実施形態によれば配線に起因する寄生容量を低減できることから、周波数可変範囲を広く確保する電圧制御水晶発振器を得ることができる。
【００２９】
さらに、電源に接続する配線２４（電源ライン）を空中で跨いでいることから、電源ラインからのノイズの影響を受けることなく水晶振動片３０とＩＣチップ４０間を接続することができ、安定した水晶振動片３０の発振を確保できる。
また、セラミックパッケージ１０のマウント電極１６，１７および接続電極１２，１３，１４，１５がＩＣチップ４０の固定された面より上方に間隔を隔てて位置していることから、ＩＣチップ４０のボンディングパッド４１ａ〜４１ｆとの接続において、ワイヤボンダーによるワイヤボンディング接続を容易にすることができる。
また、セラミックシート１０ａ上に形成された配線２５および配線２４と、水晶振動片３０の励振電極３１との間に、真空や収容器内に充填されている気体と比較して誘電率が高いセラミックシートが存在しない。これにより、配線２５および配線２４と、励振電極３１との間に生じる寄生容量を低減することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では水晶振動片を用いた水晶発振器を提示したが、ＳＡＷ共振子素子を用いたＳＡＷ発振器、振動ジャイロ素子を用いた振動ジャイロセンサにも上記実施形態を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の水晶発振器の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図。
【図２】セラミックパッケージにおけるセラミックシートの配線パターンを示す概略平面図。
【図３】セラミックパッケージの構成を示す概略平面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…水晶発振器、１０…収容器としてのセラミックパッケージ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…セラミックシート、１０ｄ…シームリング、１１…開口穴、１２，１３，１４，１５…接続電極、１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ…導電ビア、１６，１７…マウント電極、１８，１９…サイド端子、２１…底部、２２，２３，２４，２５…配線、２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ…配線接続部、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…外部接続端子、３０…圧電振動片としての水晶振動片、３１…励振電極、３５…導電性接着剤、３６…接着剤、４０…回路素子としてのＩＣチップ、４１ａ，４１ｂ…水晶振動片接続用のボンディングパッド、４１ｃ…正電源用のボンディングパッド、４１ｄ…制御用のボンディングパッド、４１ｅ…出力用のボンディングパッド、４１ｆ…負電源用のボンディングパッド、５０…金属ワイヤ、５５…蓋体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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