JP2000165145A

JP2000165145A - 表面実装用の水晶発振器

Info

Publication number: JP2000165145A
Application number: JP10353913A
Authority: JP
Inventors: Fumio Asamura; 文雄浅村; Katsuosa Yoshida; 克修吉田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、水晶片と集積素子とを表面及び裏面
凹部に別個に収容し、異常発振を防止して立ち上がり特
性を良好に維持した面実装発振器を提供する。【構成】底壁層に設けた表面枠によって形成される表面
凹部に水晶片を収容し、裏面枠によって形成される裏面
凹部に集積素子を配置するとともに、前記水晶片の一対
の電極と接続する端子電極を前記底壁層の表面に有し
て、前記端子電極を電極貫通孔によって前記底壁層の裏
面に延出してなる振動子特性検出端子を有する表面実装
用の水晶発振器において、前記水晶片と集積素子とを電
気的に遮断するシールド電極を前記底壁層に設けるとと
もに、前記端子電極及び前記振動子特性検出端子と前記
シールド電極とは面対向を避けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装用の水晶
発振器（面実装発振器とする）を産業上の技術分野と
し、特に水晶振動子（水晶片）と発振回路（集積素子）
とを電気的に遮断した面実装発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）面実装発振器は、水晶片
と発振回路を構成する集積素子（ＩＣ）等を一つの容器
内に収容してなり、小型・軽量として携帯電話等の移動
体通信機器やデジタル制御機器に広く利用されている。
このようなものの一つに、水晶片と集積素子とを分離独
立して容器内に収容し、相互干渉を防止して生産性を高
めたものがある（参照：特開平８−２０４４５２号公
報、９−２９８４４０号公報、及び平成１０年１０月１
５日付けの本出願人による出願）。

【０００３】（従来技術の一例）第３図及び第４図は一
従来例を説明する面実装発振器の図で、第３図は分解
図、第４図は断面図である。面実装発振器は実装容器１
と水晶片２と集積素子３とからなる。実装容器１はセラ
ミックの積層体とし、底壁層４、表面枠５及び裏面枠６
からなる。底壁層４は平板状として裏面に電極パターン
（未図示）を有する。表面枠５及び裏面枠６はそれぞれ
窓を有し、これによって表面凹部７及び裏面凹部８を形
成する。

【０００４】そして、表面枠５は二層とし、一端側にお
ける一層目５ａの枠幅を２層目５ｂより大きくして分割
段部９（ａｂ）を形成する。分割段部９にはそれぞれ電
極端子１０（ａｂ）を有し、第１の電極貫通孔（所謂ス
ルーホール）１１ａを経て底壁層４に到達する。さら
に、底壁層４の表面を延出して第２の電極貫通孔１１ｂ
により裏面に延出し、振動子特性検出端子（特性検出端
子とする）１２（ａｂ）を形成する。また、裏面枠６の
外壁面及び底面には集積素子３から延出した電源、出
力、アース等の図示しない実装用端子を有する。

【０００５】水晶片２は両主面に励振電極１９（ａｂ）
を有して一端外周部の両側に引出電極２０（ａｂ）を延
出する（第５図）。水晶片２の一端外周部の両側は、表
面枠５の段部９に導電性接着剤により固着して電気的・
機械的に接続し、表面凹部７に収容される。そして、例
えばシーム溶接により金属カバー１３を被せて封止され
る。なお、この場合、表面枠５上面に溶接リング１４が
鑞接される。

【０００６】集積素子３は発振回路を構成するトランジ
スタ（増幅器）及びコンデンサ等の回路素子を集積化し
てなる。そして、裏面凹部８に延出した水晶片２の電極
端子１２（ａｂ）及び回路パターンの各端子に接続して
例えば直接に固着される（通称フェースダウンボンディ
ング）。

【０００７】このようなものでは、水晶片２を表面凹部
７に、集積素子３を裏面凹部８に別個に独立して収容す
る。そして、水晶片２を段部９に接続した後、裏面凹部
８に延出した特性検出端子１２（ａｂ）により、水晶振
動子の特性を測定する。したがって、高価な集積素子３
を収容する以前に水晶振動子の特に温度特性を選別して
良品のみ使用するので、面実装発振器としての歩留まり
及び生産性を向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の面実装発振器では、水晶片２
と集積素子３とは底壁層４を介在させて対面する。した
がって、電極パターンを含めた集積素子３の出力端側
と、発振用増幅器（インバータ等）１５の入力側となる
特に水晶片２の励振電極１９ａとの間で静電的あるいは
電磁的に結合する（第６図参照）。なお、第６図はイン
バータ発振器の回路図で、Ｃ1、Ｃ2は発振用コンデン
サ、Ｃ0は浮遊容量からなる帰還容量である。

【０００９】すなわち、発振用増幅器１５の入出力間で
高周波的に閉ループを形成する。特に、小型化が進む
中、対面する水晶片２と回路パターンの間隙が小さくな
るほどその結合は強くなる。したがって、発振回路の出
力側から入力側に帰還する高周波信号（発振出力）の量
も増加し、異常発振を引き起こす問題があった。

【００１０】また、出力側からの帰還があると高周波を
含む動作電圧に変動を生じる。したがって、例えば温度
補償発振器等で電圧制御とした場合には（第７図参
照）、電圧可変容量素子（ダイオード等）１６に印加さ
れる電圧ＶCが変化する。したがって、この場合には設
計とおりの電圧を供給できずに温度補償に影響を与え、
発振周波数を安定に制御し得ない問題があった。なお、
図中のＶCCは電源、Ｖ0は出力、１７は高周波阻止抵抗
である。

【００１１】また、面実装発振器を例えば携帯電話（装
置）を形成する回路基板に装着すると、各装置における
固有の浮遊容量等によって発振周波数に変化を引き起こ
す問題もあった。

【００１２】このようなことから、先の出願（本出願に
よる平成１０年１０月１５日付）では、底壁層４のほぼ
全面にシールド電極１８を形成して水晶片２と集積素子
３とを電気的に独立分離し（前第４図）、本願発明の実
施例にて詳述する提案をした。

【００１３】しかし、このようなものでは、端子電極１
０（ａｂ）及び特性検出端子１２（ａｂ）とシールド電
極１８との間でセラミックを誘電体とした回路容量Ｃs
1、2を生ずる。回路容量Ｃs1、2は、第８図に示したよう
に水晶振動子（水晶片２）と並列接続となる。すなわ
ち、水晶振動子の励振電極１９（ａｂ）による電極間容
量Ｃ0を実質的に増加させる。したがって、この場合に
は、水晶等価回路の直列共振アームから見た負荷抵抗が
小さくなることにより、発振器の立ち上がりが遅くなる
問題があった。

【００１４】（発明の目的）本発明は、水晶片と集積素
子とを表面及び裏面凹部に別個に収容し、異常発振を防
止して立ち上がり特性を良好に維持した面実装発振器を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、水晶片と接続
する端子電極及び特性検出端子との面対向を避けて、水
晶片と集積素子とを電気的に遮断するシールド電極を底
壁層に形成したことを基本的な解決手段とする。

【００１６】本発明では、シールド電極を底壁層に設け
たので、水晶片と集積素子との間を電気的に遮断して、
発振用増幅器の入出力間での高周波的な閉ループを形成
することを阻止する。また、端子電極及び特性検出端子
とシールド電極との面対向を避けたので、前述した回路
容量の発生を軽減する。以下、本発明の一実施例を説明
する。

【００１７】

【実施例】第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明
する面実装発振器の図で、第１図は実装容器を形成する
底壁の平面図、第２図は第１図のＡーＡ’線における断
面図である。なお、前従来例図と同一部分には同番号を
付与してその説明は省略又は簡略する。

【００１８】面実装発振器は、前述したように底壁層
４、表面枠５及び裏面枠６からなるセラミックとした実
装容器１と、表面凹部７に収容されて一端外周部の両端
が端子電極１０（ａｂ）を有する段部９に固着される水
晶片２と、特性検出端子１２（ａｂ）を有する裏面凹部
８に収容されて発振回路としての集積素子３とから構成
される（前第３図及び第４図に対応）。

【００１９】そして、この実施例では、底壁層４の表面
にシールド電極１８を形成する。シールド電極１８は励
振電極１９（ａｂ）と約同等以上の面積としてこれを覆
い、前述したように端子電極１０（ａｂ）と特性検出端
子１２（ａｂ）とは対向しない。そして、引出電極２０
（ａｂ）の延出した一端外周部とは反対方向の他端側
で、電極貫通孔１１によりアース電極とした実装端子に
接続する。

【００２０】このような構成であれば、集積素子３及び
底壁層４の裏面に設けた電極パターンを含む集積素子３
と水晶片２とは、アース接地されるシールド電極１８に
より、概ね電気的に独立する。したがって、集積素子３
に内蔵する発振用増幅器１５の出力端側と、入力側とな
る特に水晶片２の励振電極１９ａとの間での静電的ある
いは電磁的に結合を防止する（前第６図参照）。

【００２１】したがって、発振用増幅器１５の入出力間
で高周波的な閉ループを形成することがないので、異常
発振を防止する。特に、小型化が進む中、対面する水晶
片２と回路パターン及び集積素子３の間隙が小さくなる
ほどその効果は大きくなる。

【００２２】また、シールド電極１８により、出力側か
らの帰還を防止するので動作レベルを安定にする。した
がって、例えば温度補償発振器として電圧制御とした場
合には（前第７図参照）、電圧可変容量素子（ダイオー
ド等）１６に印加される電圧ＶCの変化を防止し、温度
補償を良好にする。

【００２３】また、シールド電極１８と回路パターンを
含む集積素子３との間には一定の浮遊容量（発振器内容
量とする）を生ずる。したがって、例えば携帯電話等の
装置に装着した場合には、発振器内容量が支配的になる
ので装置側の浮遊容量による周波数変動を防止できる。

【００２４】そして、この実施例では、シールド電極１
８は、特性検出端子１２（ａｂ）及び端子電極１０（ａ
ｂ）とは面対向を避けて底壁層６に形成される。したが
って、両者間よる回路容量Ｃs1、2を発生することがない
ので、水晶振動子の電極間容量Ｃ0をそのままにして立
ち上がり特性（起動特性）を良好に維持する。

【００２５】

【他の事項】上記実施例では、裏面凹部８には集積素子
３を収容したが、他の素子としてチップコンデンサ等を
配接してもよい。また、シールド電極１８は底壁層４の
表面に形成したが、例えば底壁層を２層としてその中間
に設けてもよい。また、シーム溶接により金属カバーを
接合して封止したが、これ以外の絶縁材によるガラス封
止あるいは樹脂封止等であってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、特性検出端子及び端子電極と
は面対向することなく水晶片と集積素子とを電気的に遮
断するシールド電極を底壁層に形成したので、水晶片と
集積素子とを表面及び裏面凹部に別個に収容して、異常
発振を防止して立ち上がり特性を良好とした面実装発振
器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する図で、面実装発振
器における底壁層の平面図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する図で、第１図のＡ
−Ａ’における面実装発振器の断面図である。

【図３】従来例を説明する面実装発振器における実装容
器の分解図である。

【図４】従来例を説明する面実装発振器の断面図であ
る。

【図５】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【図６】従来例を問題点を説明する発振回路図である。

【図７】従来例の問題点を説明する発振回路図である。

【図８】従来例の問題点を説明する回路図である。

【符号の説明】１実装容器、２水晶片、３集積素子、４底壁
５表面枠、６裏面枠、７表面凹部、８裏面凹
部、９段部、１０分割段部、１１貫通孔、１２
特性検出端子、１３金属カバー、１４金属リング、
１５発振用増幅器、１６電圧可変容量素子（可変容
量ダイオード）、１７抵抗、１８シールド電極、１
９励振電極、２０引出電極．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底壁層に設けた表面枠によって形成される
表面凹部に水晶片を収容し、裏面枠によって形成される
裏面凹部に集積素子を配置するとともに、前記水晶片の
一対の電極と接続する端子電極を前記底壁層の表面に有
して、前記端子電極を電極貫通孔によって前記底壁層の
裏面に延出してなる振動子特性検出端子を有する表面実
装用の水晶発振器において、前記水晶片と集積素子とを
電気的に遮断するシールド電極を前記底壁層に設けると
ともに、前記端子電極及び前記振動子特性検出端子と前
記シールド電極とは面対向を避けたことを特徴とする表
面実装用の水晶発振器。