CN107040207B - 振荡器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供振荡器、电子设备以及移动体，振荡器在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下降低了外来噪声对振荡动作产生的影响。该振荡器具备：基板，其在第一面及第二面上配置有第一布线层及第二布线层，并且第一及第二布线层经由多个通孔而电连接；振动体，其被配置在基板的第一面上，并具有将隔着振动片的两个电极与第一布线层电连接的一组端子；至少一个半导体装置，其被配置在基板的第二面上，并生成振荡信号，且具有：经由第二布线层及第一布线层而分别与振动体的一组端子电连接的第一端子及第二端子；被供给数字控制信号的第三端子，第一端子以及第二端子各自与振动体的一组端子之间的距离短于第三端子与振动体的一组端子之间的距离。

Description

振荡器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及一种将振动体以及半导体装置安装在基板上而构成的振荡器。并且，本发明涉及一种使用了这种振荡器的电子设备以及移动体等。
背景技术
例如，实施将水晶振动体以及半导体装置(IC)安装在基板上而构成水晶振荡器的操作。在这种水晶振荡器中，在对IC进行安装之前，实施如下操作，即，使用与水晶振动体连接的两个监控端子，而使水晶振动体强力激振以改善特性，或将水晶振动体与外部测量装置连接而对特性进行检查。因此，通常，对水晶振动体和监控端子进行连接的布线图案较长，从而容易受到来自数字电路的噪声等外来噪声的影响。其结果为，存在有振荡频率偏离设定值或产生相位失真的问题。
作为关联的技术，在专利文献1中，公开了在布线基板上安装有半导体封装件和水晶振子的水晶振荡装置。半导体封装件具备作为与水晶振子连接用的第一外部端子以及第二外部端子。在布线基板上形成有第一布线图案和第二布线图案，所述第一布线图案从第一外部端子延伸并与水晶振子的一端连接，所述第二布线图案从第二外部端子向与第一布线图案大致相同的方向延伸并与水晶振子的另一端连接。
并且，在布线基板上形成有第三布线图案，所述第三布线图案被配置在第一布线图案与第二布线图案之间的区域内，并与接地电源电压电连接。由此，能够减小第一外部端子与第二外部端子之间的管脚间的寄生电容，此外，能够降低管脚间的耦合噪声。其结果为，能够满足寄生电容的减小或耐噪声性的提高的要求。
但是，在专利文献1中，对水晶振子与第一外部端子以及第二外部端子进行连接的第一布线图案以及第二布线图案在大致相同的方向上延伸而变长，并且，与接地电源电压电连接的第三布线图案形成在第一以及第二布线图案之间。因此，由于水晶振子与接地布线图案之间的寄生电容变大，因该影响而使振荡频率的可变范围变窄，因此，导致振荡器的特性受到限制。
此外，在专利文献1中，公开了提高与水晶振子连接的第一外部端子以及第二外部端子的耐噪声性的结构，但是，并没有特别公开提高除此之外的端子的耐噪声性的结构。
专利文献1：日本特开2012－186784号公报(段落0021－0022、图1)
发明内容
因此，鉴于上述的问题点，本发明的第一目的在于，提供一种在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下，降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响的振荡器。此外，本发明的第二目的在于，提供一种使用了这种振荡器的电子设备以及移动体等。
为了解决以上的课题中的至少一部分，本发明的第一方式所涉及的振荡器具备：基板，其在互相对置的第一面以及第二面上分别配置有第一布线层以及第二布线层，并且第一布线层和第二布线层经由多个通孔而电连接；振动体，其被配置在基板的第一面上，并具有使将隔着振动片的两个电极与第一布线层电连接的一组端子；至少一个半导体装置，其被配置在基板的第二面上，并实施振荡动作而生成振荡信号，且具有：第一端子以及第二端子，该第一端子以及第二端子经由第二布线层以及第一布线层而分别与振动体的一组端子电连接；第三端子，该第三端子被供给用于对振荡频率进行控制的数字控制信号，第一端子以及第二端子各自与振动体的一组端子之间的距离短于第三端子与振动体的一组端子之间的距离。
根据本发明的第一方式，通过将振动体和至少一个半导体装置分别配置在基板的两个面上并经由通孔而对振动体和至少一个半导体装置进行连接，从而能够缩短对振动体的一组端子与半导体装置的第一端子以及第二端子分别进行连接的布线，从而减小这些布线的寄生电容。其结果为，能够提供一种在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下，降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响的振荡器。
在此，也可以采用如下方式，即，至少一个半导体装置还具有被供给电源电位的第四端子以及被供给基准电位的第五端子，在基板的第一面或内部配置有与第四端子或第五端子电连接的屏蔽图案。由此，由于在振动体与至少一个半导体装置之间配置有屏蔽图案，因此，能够进一步降低来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响。
此外，优选为，至少一个半导体装置还具有被供给用于对振荡频率进行控制的控制电压的第六端子，第六端子与振动体的一组端子之间的距离短于第三端子与振动体的一组端子之间的距离。由此，由于被供给控制电压的第六端子与被供给数字控制信号的第三端子相比被配置在振荡电路的附近，因此，能够降低数字控制信号成为噪声而对振荡动作产生的影响。
并且，优选为，至少一个半导体装置还具有对振荡信号或基于振荡信号而生成的时钟信号进行输出的第七端子，第七端子与振动体的一组端子之间的距离短于第三端子与振动体的一组端子之间的距离。由此，由于对振荡信号或时钟信号进行输出的第七端子与被供给数字控制信号的第三端子相比被配置在振荡电路的附近，因此，能够降低数字控制信号成为噪声而对振荡动作产生的影响。
在以上结构中，也可以采用如下方式，即，基板、第一侧壁以及第二侧壁构成封装件，所述第一侧壁在基板的第一面的周边区域内从基板的第一面起突出，所述第二侧壁在基板的第二面的周边区域内从基板的第二面起突出，所述封装件具有分别对振动体以及至少一个半导体装置进行收纳的两个空腔。由此，封装件能够安全地对振动体以及至少一个半导体装置进行保护。
在这种情况下，也可以采用如下方式，即，振荡器还具备多个外部连接端子，多个外部连接端子被配置在第二侧壁的主面上，并分别与至少一个半导体装置的多个端子电连接。由此，在将振荡器安装在印刷布线基板等上之时，外部连接端子的电连接变得容易。
本发明的第二方式所涉及的电子设备具备上述任一振荡器。此外，本发明的第三方式所涉及的移动体具备上述任一振荡器。根据本发明的第二方式或第三方式，能够提供一种以使用振荡器而生成的准确的时钟信号进行工作的电子设备或移动体，所述振荡器在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下，降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响。
附图说明
图1为本发明的第一实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。
图2为图1所示的水晶振荡器的仰视图。
图3为表示使用了第一实施方式所涉及的水晶振荡器的PLL电路的结构例的图。
图4为表示图3所示的VCXO的结构例的电路图。
图5为表示多个端子间的寄生电容与寄生电平之间的关系的图。
图6为本发明的第二实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。
图7为图6所示的水晶振荡器的仰视图。
图8为本发明的第三实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。
图9为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的第一结构例的框图。
图10为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的第二结构例的框图。
图11为表示本发明的一个实施方式所涉及的移动体的结构例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，对同一结构要素标注同一参照符号，并省略重复的说明。在以下的实施方式中，作为振荡器的一个示例，对使用了水晶振动体的水晶振荡器进行说明。
第一实施方式
图1为，本发明的第一实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。如图1所示，水晶振荡器110包括：封装件10；水晶振动体20，其被安装在形成于封装件10的一个主面上的空腔内；至少一个半导体装置(IC)，其被安装在形成于封装件10的另一个主面上的空腔内。在本实施方式中，作为一个示例，使用了半导体装置30以及半导体装置40这两个半导体装置。此外，水晶振荡器110包括对水晶振动体20进行覆盖的盖部50。
封装件10例如通过在第一基板11的两个面上对形成侧壁的第二基板12以及第三基板13进行层叠而构成，并具有H型的截面。第一基板11～第三基板13例如由陶瓷等绝缘体构成。第一基板11具有互相对置的第一面11a以及第二面11b。另外，第一基板11的第一面11a以及第二面11b也可以互相大致平行。
第二基板12构成了在第一基板11的第一面11a的周边区域内，从第一基板11的第一面11a突出的第一侧壁。此外，第三基板13构成了在第一基板11的第二面11b的周边区域内，从第一基板11的第二面11b突出的第二侧壁。第一基板11和第一侧壁以及第二侧壁构成了封装件10，所述封装件10具有对水晶振动体20和半导体装置30以及半导体装置40分别进行收纳的两个空腔。由此，封装件10能够安全地对水晶振动体20和半导体装置30以及半导体装置40进行保护。
在第一基板11的第一面11a上配置有第一布线层60，在第一基板11的第二面11b上配置有第二布线层70。在第一基板11中形成有多个通孔，第一布线层60和第二布线层70经由上述通孔而被电连接。
水晶振动体20被配置在第一基板11的第一面11a上，并具有：作为振动片且为压电体的水晶片21；隔着水晶片21的第一电极22以及第二电极23；将上述电极22以及电极23与第一布线层60连接的一组端子24。通过经由一组端子24而向电极22与电极23之间施加交流电压，从而利用压电效应而激发水晶振动体20的机械性的振动。
此外，对水晶振动体20进行覆盖的盖部50与被设置在第一基板11的第一面11a的周边区域上的侧壁(第二基板12)接合。盖部50例如由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或它们的合金等构成。也可以在收纳有水晶振动体20的空腔内封入氦等惰性气体。
半导体装置30被配置在第一基板11的第二面11b上，并经由布线层70以及布线层60而与水晶振动体20的一组端子24电连接。由此，半导体装置30通过进行振荡动作而生成振荡信号。半导体装置40被配置在第一基板11的第二面11b上，并对半导体装置30的振荡频率进行控制。半导体装置30以及半导体装置40各自例如也可以为不被封入在封装件内的半导体芯片(裸芯片)。裸芯片通过倒装式接合等而被安装在第一基板11的第二面11b上。
图2为，图1所示的水晶振荡器的仰视图。图2中的I－I表示由图1所示的剖面的位置。如图2所示，在第一基板11的第二面11b上配置有第二布线层70所包含的布线图案71～73以及其他的布线图案(未图示)。各个布线图案的一部分构成了与半导体装置30以及半导体装置40各自的端子电连接的IC连接衬垫。
此外，布线图案71以及布线图案72分别经由水晶振动体20的一组端子24而与电极22以及电极23电连接。在对半导体装置30以及半导体装置40进行安装之前，使探针与作为监控端子的布线图案71以及布线图案72抵接，并在使用外部装置对水晶振动体20的共振特性进行测量的同时，通过激光对电极23进行裁切，从而调节水晶振动体20的共振频率。
或者实施如下操作，即，通过使探针与作为监控端子的布线图案71以及布线图案72抵接，并对水晶振动体20的电极22以及电极23施加较大的交流电压，从而使水晶振动体20强力激振而改善特性。此外，也可以使水晶振动体20的电极22以及电极23与外部测量装置连接，而对水晶振动体20的特性进行检查。例如，通过在使从外部测量装置施加于水晶振动体20的电极22以及电极23的电压发生变化的同时，对共振频率或阻抗等进行测量，从而能够基于测量值的大小或变化量来判断水晶振动体20为合格品还是不合格品。
在第二侧壁的主面(图2所示的面)13c上，配置有分别与半导体装置30以及半导体装置40的多个端子电连接的多个外部连接端子81～88。由此，在将水晶振荡器110安装在印刷布线基板等上之时，外部连接端子81～88的电连接变得容易。
第一布线层60、第二布线层70以及外部连接端子81～88例如由铝(Al)或铜(Cu)等导电体构成。此外，在多个通孔内例如填充有铝(Al)、铜(Cu)或钨(W)等导电体。
例如，外部连接端子81以及外部连接端子88中分别被供给电源电位VCC以及基准电位VEE。外部连接端子82以及外部连接端子83被用于分别对基于振荡信号而生成的反相时钟信号以及时钟信号进行输出。另外，时钟信号也可以不是差分信号，在这种情况下，对时钟信号进行输出的外部连接端子的数量可以是一个。
外部连接端子84～86被供给用于对振荡频率进行控制的数字控制信号。另外，被供给数字控制信号的外部连接端子的数量只需为一个以上即可。外部连接端子87被用于对振荡信号进行输出。在外部电路中替代振荡信号而使用时钟信号的情况下，也可以将外部连接端子87用作其他的用途或省略。
作为一个示例，半导体装置30具有端子31～38，半导体装置40具有端子41～46。半导体装置30的端子31以及端子32经由布线层70以及布线层60而分别与水晶振动体20的一组端子24电连接。半导体装置30的端子33以及端子38经由被形成于第三基板13的多个通孔，而分别与外部连接端子81以及外部连接端子88电连接。半导体装置30的端子34、35、37经由被形成于第三基板13上的多个通孔，而分别与外部连接端子82、83、87电连接。
半导体装置30的端子36经由布线图案73而与半导体装置40的端子46电连接。由此，从半导体装置40的端子46输出的控制电压被供给至半导体装置30的端子36。半导体装置40的端子41以及端子42经由被形成于第三基板13上的多个通孔，而分别与外部连接端子81以及外部连接端子88电连接。半导体装置40的端子43～45经由被形成于第三基板13上的多个通孔，而分别与外部连接端子84～86电连接。
在本实施方式中，由于水晶振动体20和半导体装置30以及半导体装置40分别被配置在第一基板11的两个面上，因此，与水晶振动体20的一组端子24电连接的半导体装置30的端子31以及端子32各自与水晶振动体20的一组端子24之间的距离，小于被供给用于对振荡频率进行控制的数字控制信号的半导体装置40的端子43～45各自与水晶振动体20的一组端子24之间的距离。
例如，如图1所示，当将半导体装置30的端子32的中心位置与水晶振动体20的一组端子24的中心位置之间的在X轴方向上的距离设为“a”，将半导体装置40的端子45的中心位置与水晶振动体20的一组端子24的中心位置之间的在X轴方向上的距离设为“b”时，a＜b成立。并且，优选设为a＜b/4。在此，X轴方向相当于第一基板11的长边方向。
根据本发明的第一实施方式，通过将水晶振动体20和半导体装置30以及半导体装置40分别配置在第一基板11的两个面上并经由通孔进行连接，从而能够缩短分别对水晶振动体20的一组端子24与半导体装置30的端子31以及端子32进行连接的布线，由此减小这些布线的寄生电容。其结果为，能够提供一种在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下，降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响的水晶振荡器110。
此外，在图1以及图2所示的示例中，被供给用于对振荡频率进行控制的控制电压的端子36与水晶振动体20的一组端子24之间的距离，短于被供给数字控制信号的端子43～45各自与水晶振动体20的一组端子24之间的距离。由此，由于被供给控制电压的端子36与被供给数字控制信号的端子43～45相比被配置在振荡电路的附近，因此，能够降低数字控制信号成为噪声而对振荡动作产生的影响。
并且，在图1以及图2所示的示例中，对振荡信号或时钟信号进行输出的端子34、35、37各自与水晶振动体20的一组端子24之间的距离，短于被供给有数字控制信号的端子43～45各自与水晶振动体20的一组端子24之间的距离。由此，对振荡信号或时钟信号进行输出的端子34、35、37与被供给数字控制信号的端子43～45相比被配置在振荡电路的附近，因此，能够降低数字控制信号成为噪声而对振荡动作产生的影响。
PLL(Phase Locked Loop，锁相环)电路的结构
图3为表示使用了本发明的第一实施方式所涉及的水晶振荡器的PLL电路的结构例的框图。如图3所示，该PLL电路包括逻辑电路101、接口(I/F)电路102、水晶振荡器110。
水晶振荡器110包括串行接口(I/F)401、DAC(数字/模拟转换器)402、LPF(低通滤波器)403、VCXO(电压控制水晶振荡器)301、输出电路302。在此，串行接口401～LPF403被内置在半导体装置40内，VCXO301以及输出电路302被内置在半导体装置30内。
图4为表示图3所示的VCXO的结构例的电路图。如图4所示，VCXO301包括NPN双极性晶体管Q1、电容器C1～C4、电阻R1～R4和缓冲放大器BA1。在端子31与端子32之间连接有水晶振动体20。
端子33被供给电源电位VCC，端子38被供给基准电位VEE。电阻R1以及电阻R2被串联在水晶振动体20的两个电极之间。电容器C1以及电容器C2分别被连接在水晶振动体20的两个电极与基准电位VEE的布线之间。电容器C3被连接在水晶振动体20的一个电极与晶体管Q1的集电极之间。电容器C4被连接在水晶振动体20的另一个电极与晶体管Q1的基极之间。
晶体管Q1的集电极经由电阻R3而与电源电位VCC的布线连接，且发射极与基准电位VEE的布线连接。电阻R4被连接在晶体管Q1的集电极与基极之间。缓冲放大器BA1对在晶体管Q1的集电极中所生成的振荡信号进行缓冲，并向图3所示的逻辑电路101以及输出电路302供给。输出电路302例如基于振荡信号，而生成LVPECL(Low-Voltage PositiveEmitter-Coupled Logic，低压正发射极耦合逻辑)标准的时钟信号OUT以及反相时钟信号OUTX并向外部电路输出。
晶体管Q1实施反相放大动作，在集电极中所生成的振荡信号经由水晶振动体20等而向基极反馈。此时，水晶振动体20通过由晶体管Q1施加的交流电压而进行振动。该振动在固有的共振频率处被大幅地激发，水晶振动体20作为负电阻而进行工作。其结果为，VCXO301主要以通过水晶振动体20的共振频率而被确定的振荡频率进行振荡。
但是，能够通过对电容器C1或C2的电容值进行变更，从而对VCXO301的振荡频率进行微调节。因此，在图4所示的示例中，电容器C1以及电容器C2例如由电容值根据被供给至端子36的控制电压而发生变化的可变电容二极管(变容二极管)构成。可变电容二极管根据被施加于阴极与阳极之间的反偏压电压而使电容值变化。
再次参照图3，逻辑电路101通过将从VCXO301供给的振荡信号的相位或频率与基准信号的相位或频率进行比较，从而生成误差信号，并将误差信号向接口电路102输出。接口电路102基于从逻辑电路101输出的误差信号，而生成用于对VCXO301的振荡频率进行控制的数字控制信号。在数字控制信号的串行传输中，能够使用SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)标准或I2C(Inter-Integrated Circuit，内部整合电路)标准等。
例如，接口电路102也可以生成用于实施串行传输的串行时钟信号、用于对振荡频率进行调节的串行的控制数据、用于选择半导体装置(芯片)的片选信号。接口电路102将上述数字控制信号向被内置于半导体装置40中的串行接口401输出。成为噪声源的串行时钟信号以及控制数据分别向图2所示的端子44以及端子45输出。
串行接口401对从接口电路102输出的数字控制信号进行接收，并将控制数据向DAC402供给。DAC402将从串行接口401供给的控制数据转换为控制电压。LPF403对从DAC402输出的控制电压实施低通滤波处理。从LPF403输出的控制电压经由图2所示的端子36而向VCXO301供给。由此，能够从外部对VCXO301的振荡频率进行控制。
图5为表示多个端子间的寄生电容与振荡信号中的寄生电平之间的关系的图。在图5中，横轴表示寄生电容(F)，竖轴表示相对于基波(载波)的每1Hz的寄生电平(dBc/Hz)。寄生是指，由于高频、低频或寄生振动等而产生的基波以外的成分。此外，实线表示测量值，也包括测量误差。另一方面，虚线表示计算值。
图5中的(A)表示图2所示的半导体装置30的端子31与半导体装置40的端子45之间的寄生电容和寄生电平之间的关系。根据计算值，为了使寄生电平成为－120dBc/Hz，而需要将端子间的寄生电容设为1.14×10－16F。
图5中的(B)表示图2所示的半导体装置30的端子32与半导体装置40的端子45之间的寄生电容和寄生电平之间的关系。根据计算值，为了使寄生电平成为－120dBc/Hz，而需要将端子间的寄生电容设为6.05×10－15F。
图5中的(C)表示图2所示的半导体装置30的端子36与半导体装置40的端子45之间的寄生电容和寄生电平之间的关系。根据计算值，为了使寄生电平成为－120dBc/Hz，而需要将端子间的寄生电容设为6.28×10－14F。
通常，当将数字信号的电压设为Vd，将噪声发生源与噪声接收侧之间的寄生电容设为Cd，将噪声接收侧与基准电位的布线之间的电容设为Cg时，混入到基波中的数字信号的噪声的功率Pd通过下式(1)来表示。
Pd＝QV＝Cd3·Cg/(Cd+Cg)3·Vd2···(1)
在此，数字信号的电压Vd通过所使用的电子设备而被确定，噪声接收侧的电容Cg由于会影响振荡频率的可变范围，因此无法进行变更。因此，为了降低噪声的影响，只能缩小寄生电容Cd。
另一方面，当将模拟噪声的电压设为Va时，被输入到VCXO的控制电压输入端子的模拟噪声的功率Pa通过下式(2)来表示。
Pa＝(Cd+Cg)·Va2···(2)
期待在实施数字控制的振荡器中，使数字噪声充分地小于模拟噪声，从而成为不逊色于实施模拟控制的振荡器的噪声特性。因此，当根据式(1)以及(2)而对用于满足Pd＜Pa的寄生电容Cd的值进行概算时，如下所示。
例如，当作为Cg而代入通常的插入电容10pF，作为Vd而代入与电源电压相同的3.3V，作为Va而代入通常的噪声电平60nV/Hz1/2，并根据式(1)以及(2)而求取用于满足Pd＜Pa的寄生电容Cd时，成为0.069aF(atto-Farad：10－18F)以下。这相当于噪声接收侧的电容Cg的大约15万分之1。
寄生电容Cd通过下式(3)来表示。
Cd＝ε0·εr·S/r···(3)
在此，ε0为真空的介电常数，εr为绝缘材料的相对介电常数，S为并行延伸的噪声发生源图案与噪声接收侧图案的对置面积，r为噪声发生源图案与噪声接收侧图案之间的距离。
为了缩小寄生电容Cd，只需缩小两个图案的对置面积S或增大两个图案间的距离r即可。对于使图案的宽度变细的方法，由于存在制造工序上的限制，因此，为了缩小两个图案的对置面积S，缩短图案的长度的方法是最可靠的方法。
因此，在本实施方式中，主要目标在于，通过将水晶振动体20和半导体装置30以及半导体装置40分别配置在第一基板11的两个面上并经由通孔而进行连接，从而缩短与噪声接收灵敏度最高的端子31以及端子32(图2)连接的布线图案，由此达到上述的条件Pd＜Pa。
第二实施方式
图6为本发明的第二实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。在第二实施方式中，在第一基板11的第一面11a上配置有屏蔽图案61，该屏蔽图案61与半导体装置30或40中的被供给电源电位VCC的端子或被供给基准电位VEE的端子电连接。关于其他方面，第二实施方式可以与第一实施方式相同。
图7为图6所示的水晶振荡器的仰视图。图7中的VI－VI表示由图6所示的剖面的位置。在该示例中，屏蔽图案61经由被形成于第一基板11上的通孔而与端子41电连接，从外部连接端子81向该端子41供给电源电位VCC。
屏蔽图案61例如可以由与布线层60的材料相同的材料构成，并在俯视时被配置在与半导体装置40相比较宽的区域内。此外，通过使通孔在图中的Y轴方向上形成为较长，从而被填充在通孔内的导电体也作为屏蔽材料而发挥功能。在这种情况下，由于能够取得对于Z轴方向以及X轴方向的电磁感应的屏蔽效果，因此，能够从电磁感应中保护水晶振动体20和半导体装置30的端子31以及端子32。
第三实施方式
图8为本发明的第三实施方式所涉及的水晶振荡器的剖视图。在第三实施方式中，在第一基板11的内部配置有屏蔽图案62，该屏蔽图案62与半导体装置30或40中的被供给电源电位VCC的端子或被供给基准电位VEE的端子电连接。关于其他方面，第三实施方式可以与第一实施方式或第二实施方式相同。
第一基板11通过对基板91和基板92进行层叠而构成，并在基板91的图中上表面或基板92的图中下表面上配置有屏蔽图案62。在该示例中，屏蔽图案62经由被形成于基板91上的通孔而与端子41(参照图7)电连接，从外部连接端子81向该端子41供给电源电位VCC。
屏蔽图案62例如可以由与布线层60的材料相同的材料构成，并在俯视时被配置在与半导体装置40相比较宽的区域内。并且，屏蔽图案61也可以被配置在基板92的图中上表面上。屏蔽图案61经由被形成于基板92上的通孔而与屏蔽图案62电连接。
根据本发明的第二实施方式或第三实施方式，在第一实施方式中的效果的基础上，由于在水晶振动体20与半导体装置40之间配置有屏蔽图案61或62，因此，能够进一步降低来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响。
电子设备
接下来，对使用了本发明的任一实施方式所涉及的水晶振荡器的电子设备进行说明。
图9为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的第一结构例的框图。该电子设备包括本发明的任一实施方式所涉及的水晶振荡器110、CPU120、操作部130、ROM(只读存储器)140、RAM(随机存取存储器)150、通信部160、显示部170和声音输出部180。另外，也可以省略或变更图9所示的结构要素的一部分，或者，也可以向图9所示的结构要素添加其他的结构要素。
水晶振荡器110通过以由数字控制信号控制的振荡频率而实施振荡动作，从而生成时钟信号。由水晶振荡器110生成的时钟信号经由CPU120等而向电子设备的各部分供给。
CPU120与从水晶振荡器110供给的时钟信号同步地进行工作，并根据存储于ROM140等中的程序，而实施各种信号处理或控制处理。例如，CPU120根据从操作部130供给的操作信号来实施各种信号处理，或为了与外部之间实施数据通信而对通信部160进行控制。或者，CPU120生成用于使显示部170显示各种图像的图像信号，或生成用于使声音输出部180输出各种声音的声音信号。
操作部130例如为包括操作键或按钮开关等的输入装置，并向CPU120输出与由用户实施的操作相对应的操作信号。ROM140存储有供CPU120实施各种信号处理或控制处理的程序或数据等。此外，RAM150被用作CPU120的作业区域，并临时对从ROM140读取出的程序或数据、使用操作部130而被输入的数据或CPU120根据程序而执行的运算结果等进行存储。
通信部160例如由模拟电路以及数字电路构成，并实施CPU120与外部装置之间的数据通信。显示部170例如包括LCD(液晶显示装置)等，并基于从CPU120供给的图像信号而显示各种信息。此外，声音输出部180例如包括扬声器等，并基于从CPU120供给的声音信号而输出声音。
作为上述的电子设备，例如，可以是移动电话等移动终端、智能卡、电子计算器、电子辞典、电子游戏设备、数码照相机、数字化电影、电视机、可视电话、防盗用视频监视器、头戴式显示器、个人计算机、打印机、网络设备、汽车导航装置、测量设备以及医疗设备(例如，电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置以及电子内窥镜)等。
图10为表示本发明的一个实施方式所涉及的电子设备的第二结构例的框图。在该示例中，对时钟以及计时器进行说明。本发明的一个实施方式所涉及的时钟包括本发明中的任一实施方式所涉及的水晶振荡器110、分频器111、操作部130、显示部170、声音输出部180、计时部190。此外，本发明的一个实施方式所涉及的计时器包括控制部200以替代声音输出部180。另外，也可以省略或变更图10所示的结构要素的一部分，或者也可以向图10所示的结构要素添加其他的结构要素。
分频器111例如由多个触发器等构成，并对从水晶振荡器110供给的时钟信号进行分频，而生成计时用的分频时钟信号。计时部190例如由计数器等构成，并基于从分频器111供给的分频时钟信号来实施计时动作，从而生成表示当前时刻或闹铃时刻的显示信号或用于发出闹铃音的闹铃信号。
操作部130被用于在计时部190中设定当前时刻或闹铃时刻。显示部170根据从计时部190供给的显示信号，而显示当前时刻或闹铃时刻。声音输出部180根据从计时部190供给的闹铃信号，而发出闹铃音。
在计时器的情况下，替代闹铃功能而设置有计时器功能。即，计时部190生成表示当前时刻与设定时刻一致的情况的计时器信号。控制部200根据从计时部190供给的计时器信号，而使与计时器连接的设备导通或断开。
根据本实施方式，能够提供一种以使用水晶振荡器110而生成的准确的时钟信号进行工作的电子设备，所述水晶振荡器110为不会缩窄振荡频率的可变范围，而降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响的振荡器。
移动体
接下来，对使用了本发明中的任一实施方式所涉及的水晶振荡器的移动体进行说明。作为移动体，例如，可以是汽车、自行式机器人、自行式输送设备、列车、船舶、飞机或人造卫星等。
图11为表示本发明的一个实施方式所涉及的移动体的结构例的框图。如图11所示，该移动体包括本发明中的任一实施方式所涉及的水晶振荡器110，并且，搭载有电子控制式燃料喷射装置210、电子控制式ABS(antilock brake system，制动防抱死系统)装置220或电子控制式恒定速度行驶装置230等各种电子控制式装置。另外，也可以省略或变更图11所示的结构要素的一部分，或者向图11所示的结构要素添加其他的结构要素。
水晶振荡器110通过以由数字控制信号控制的振荡频率而实施振荡动作，从而生成时钟信号。由水晶振荡器110生成的时钟信号向电子控制式燃料喷射装置210、电子控制式ABS装置220或电子控制式恒定速度行驶装置230等供给。
电子控制式燃料喷射装置210与从水晶振荡器110供给的时钟信号同步地进行工作，并在汽油发动机等预混燃烧内燃机中，在预定的定时将液体的燃料以雾状向吸入空气进行喷射。电子控制式ABS(防抱死制动系统)装置220与从水晶振荡器110供给的时钟信号同步地进行工作，并重复进行如下动作，即，在以开启制动器的方式实施操作时，逐渐强力地驱动制动器，如果移动体开始打滑则在暂且放缓制动器之后再次进行驱动。电子控制式恒定速度行驶装置230与从水晶振荡器110供给的时钟信号同步地进行工作，并在监视移动体的速度的同时，以使移动体的速度成为恒定的方式对加速器或制动器等进行控制。
根据本实施方式，能够提供一种以使用水晶振荡器110而生成的准确的时钟信号进行工作的移动体，该水晶振荡器110在不缩窄振荡频率的可变范围的条件下，降低了来自数字电路的噪声等外来噪声对振荡动作产生的影响。
在上述的实施方式中，对使用了水晶振动体的水晶振荡器进行了说明，但本发明并不限定于以上说明的实施方式，也能够应用于使用了水晶以外的压电体等的振荡器。如此，能够由在该技术领域中具有通常的知识的人员在本发明的技术思想内实施多种改变。
符号说明
10…封装件；11～13、91、92…基板；20…水晶振动体；21…水晶片；22、23…电极；24…一组端子；30、40…半导体装置；31～38、41～46…半导体装置的端子；50…盖部；60、70…布线层；61、62…屏蔽图案；71～73…布线图案；81～88…外部连接端子；101…逻辑电路；102…接口电路；110…水晶振荡器；111…分频器；120…CPU；130…操作部；140…ROM；150…RAM；160…通信部；170…显示部；180…声音输出部；190…计时部；200…控制部；210…电子控制式燃料喷射装置；220…电子控制式ABS装置；230…电子控制式恒定速度行驶装置；301…VCXO；302…输出电路；401…串行接口；402…DAC；403…LPF；Q1…晶体管；C1～C4…电容器；R1～R4…电阻；BA1…缓冲放大器。

Claims (7)

1.一种振荡器，具备：
基板，其在互相对置的第一面以及第二面上分别配置有第一布线层以及第二布线层，并且所述第一布线层和所述第二布线层经由多个通孔而电连接；
振动体，其被配置在所述基板的第一面上，并具有将隔着振动片的两个电极与所述第一布线层电连接的一组端子；
至少一个半导体装置，其被配置在所述基板的第二面上，并实施振荡动作而生成振荡信号，且具有：第一端子以及第二端子，所述第一端子以及第二端子经由所述第二布线层以及所述第一布线层而分别与所述振动体的一组端子电连接；第三端子，所述第三端子被供给用于对振荡频率进行控制的数字控制信号，所述第一端子以及所述第二端子各自与所述振动体的一组端子之间的距离短于所述第三端子与所述振动体的一组端子之间的距离，
所述至少一个半导体装置还具有被供给电源电位的第四端子以及被供给基准电位的第五端子，在所述基板的第一面或内部配置有与所述第四端子或所述第五端子电连接的屏蔽图案。
2.如权利要求1所述的振荡器，其中，
所述至少一个半导体装置还具有被供给用于对振荡频率进行控制的控制电压的第六端子，所述第六端子与所述振动体的一组端子之间的距离短于所述第三端子与所述振动体的一组端子之间的距离。
3.如权利要求1所述的振荡器，其中，
所述至少一个半导体装置还具有对振荡信号或基于振荡信号而生成的时钟信号进行输出的第七端子，所述第七端子与所述振动体的一组端子之间的距离短于所述第三端子与所述振动体的一组端子之间的距离。
4.如权利要求1所述的振荡器，其中，
所述基板、第一侧壁以及第二侧壁构成封装件，所述第一侧壁在所述基板的第一面的周边区域内从所述基板的第一面突出，所述第二侧壁在所述基板的第二面的周边区域内从所述基板的第二面突出，所述封装件具有分别对所述振动体以及所述至少一个半导体装置进行收纳的两个空腔。
5.如权利要求4所述的振荡器，其中，
所述振荡器还具备多个外部连接端子，所述多个外部连接端子被配置在所述第二侧壁的主面上，并分别与所述至少一个半导体装置的多个端子电连接。
6.一种电子设备，其中，
具备权利要求1所述的振荡器。
7.一种移动体，其中，
具备权利要求1所述的振荡器。
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