JP2004063958A

JP2004063958A - 高周波発振子

Info

Publication number: JP2004063958A
Application number: JP2002222741A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Hatanaka; 畠中　英文; Hiroyuki Miura; 三浦　浩之; Michiaki Nishimura; 西村　道明; Yoshihiro Takeshita; 竹下　良博
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP3872394B2

Abstract

【課題】電磁波の放射を大幅に抑制することが可能な高周波発振子を提供する。
【解決手段】略矩形状をなす基体の上面に振動子を搭載するとともに、該振動子を封止部材で被覆し、前記基体の下面に前記振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と接地電位に接続されるグランド電極とを配設してなる高周波発振子において、前記基体の全ての側面に前記グランド電極に接続されたグランド配線層を被着させ、該グランド配線層の基体側面に対する被着面積を基体側面の全面積の３０％以上に設定する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用通信機器等の電子機器に用いられる高周波発振子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器の基準信号を発生させるのに、高周波発振子が用いられている。
【０００３】
かかる従来の高周波発振子としては、例えば図５、図６に示すように、略矩形状をなす基体３１の上面に水晶振動子４０を搭載するとともに、この水晶振動子４０をシールリング３７と蓋体３２とで封止し、前記基体３１の４隅に設けた切り欠き部３３の内面に、水晶振動子４０に電気的に接続される入力電極及び出力電極と、接地電位（ＧＮＤ）に接続される２個のグランド電極とを１個ずつ被着・形成した構造のものが知られている。
【０００４】
そして、上述の高周波発振子３０をマザーボード等の外部回路基板３５上に搭載する際は、切り欠き部３３の内面に設けた各電極と外部回路基板３５上の対応する接続パッドとを半田等の導電性接着材を介して接合することにより高周波発振子３０が外部回路基板３５に対して電気的・機械的に接続される。
【０００５】
尚、前記シールリング３７と蓋体３２とは、従来周知の抵抗溶接（シーム溶接）により接合されるようになっており、これによって水晶振動子４０が収容される空間を良好に気密封止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の高周波発振子３０においては、基体３１の４隅に設けた切り欠き部３３の内面に外部接続用の電極が外に向かって露出した状態のまま被着・形成されているため、この高周波発振子３０をマザーボード等の外部回路基板３５上に搭載して使用した際に、入力電極及び出力電極を介して水晶振動子４０に所定の電圧を印加すると、入力電極及び出力電極から外方に向かって多量の電磁波が放射されることとなり、これが外部回路基板３５上に搭載される他の電子部品等の電気的特性を著しく変化させてしまったり、或いは、誤動作させる等といった欠点を誘発していた。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたもので、その目的は、電磁波の放射を大幅に抑制することが可能な高周波発振子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波発振子は、略矩形状をなす基体の上面に振動子を搭載するとともに、該振動子を封止部材で被覆し、前記基体の下面に前記振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と接地電位に接続されるグランド電極とを配設してなる高周波発振子において、前記基体の全ての側面に前記グランド電極に接続されたグランド配線層が被着されており、かつ該グランド配線層の基体側面に対する被着面積が基体側面の全面積の３０％以上であることを特徴とするものである。
□また本発明の高周波発振子は、前記入力電極及び前記出力電極と、前記振動子とが、前記基体中に埋設されているビアホール導体を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。
□更に本発明の高周波発振子は、前記グランド配線層の線幅が５０μｍ〜１００μｍであり、かつ該グランド配線層が１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面の厚み方向に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また更に本発明の高周波発振子は、前記グランド配線層の被着面積が基体側面の全面積に対して７０％〜９０％に相当する面積を占めていることを特徴とするものである。
【００１０】
更にまた高周波発振子は、前記基体の下面で、かつ前記入力電極、出力電極及びグランド電極の存在しない領域に、前記振動子の振動周波数を制御する半導体チップを収納するための凹部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の高周波発振子によれば、入力電極及び出力電極が振動子を搭載した基体の下面に配置させてあり、しかも基体の全側面には、基体側面の全面積の３０％以上の被着面積を有したグランド配線層を被着させるようにしたことから、高周波発振子をマザーボード等の外部回路基板上に搭載して使用する際に、入力電極及び出力電極から外方に向かって多量の電磁波が放射しようとしても、これら電磁波の多くを高周波発振子と外部回路基板との間の狭い空間内に閉じ込めて外方に放射されるのを有効に防止することができるとともに、基体内部を介して外方に放射しようとする電磁波も基体側面のグランド配線層を介してグランド電位へ良好に逃がすことができる。これにより、外部回路基板上に搭載される他の電子部品等に電磁波が悪影響を及ぼすことは殆どなく、他の電子部品等を常に所望の特性で、かつ正常に動作させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の高周波発振子によれば、入力電極及び出力電極と、振動子とを、基体中に埋設したビアホール導体を介して電気的に接続させておけば、ビアホール導体は基体側面のグランド配線層で囲繞された形となるため、ビアホール導体をグランド配線層で良好にシールドすることができ、ビアホール導体から外方への電磁波の放射についても良好に遮蔽することが可能となる。
【００１３】
更に、本発明の高周波発振子によれば、グランド配線層の線幅を５０μｍ〜１００μｍとし、かつグランド配線層を１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面に形成しておくことにより、基体側面がグランド配線層で一様に覆われた形になすことができるため、入力電極や出力電極，ビアホール導体からの電磁波が基体側面を介して外方に放出されるのをより確実に防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る高周波発振子の断面図、図２は図１の高周波発振子を側面側から見た平面図、図３は図１の高周波発振子の下面側から見た平面図、図４は図１の高周波発振子を外部回路基板上に搭載した状態を示す斜視図であり、図中の１１は基体、１９は振動子としての水晶振動子、１２は封止部材としての蓋体、１３はグランド配線層である。
【００１５】
前記基体１１は、複数個の絶縁層を積層してなる略矩形状の積層体から成り、その表面及び内部には配線導体やビアホール導体等が形成され、これによって所定の電気回路を構成している。
【００１６】
このような基体１１は、絶縁層の材質として、例えばガラスセラミックス等のセラミック材料が用いられ、個々の絶縁層の厚みは例えば５０μｍ〜３００μｍに設定される。
【００１７】
尚、前記基体１１は、絶縁層がセラミック材料から成る場合、セラミック原料の粉末に適当な有機溶剤、有機溶媒等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートを複数層積層した上、これをプレス成形し、しかる後、この積層体を高温で焼成し、外形加工することによって製作される。
【００１８】
また前記基体１１の上面には水晶振動子１９が搭載され、基体１１の下面にはその四隅に入力電極１７、出力電極１８及び２個のグランド電極１６がそれぞれ被着されている。
【００１９】
前記水晶振動子１９は、従来周知の水熱合成法等によって形成された水晶板を所定の結晶軸でカットして短冊状の水晶片として切り出した上、その両主面に一対の励振電極を被着・形成した構造を有しており、前記励振電極より導出された引き出し電極を基体上面の接続パッドに導電性接着材２０を介して接合させることにより水晶振動子１９が基体１１に対して電気的・機械的に接続される。
【００２０】
このような水晶振動子１９は、一対の励振電極間に所定の電圧が印加されると、所定の周波数ですべり振動を起こすようになっており、クロック信号等の基準信号を発生するための振動子として機能する。
【００２１】
また前記水晶振動子１９が搭載されている基体１１の上面には、水晶振動子１９を囲繞するようにしてシールリング２５が取着され、その上面に載置される蓋体１２をシールリング２５に対して抵抗溶接することにより水晶振動子１９が収容される空間が気密封止される。
【００２２】
尚、前記シールリング２５や蓋体１２は、例えば４２アロイやコバール，リン青銅等の金属を従来周知の金属加工法にて所定形状に外形加工して成り、その表面には、抵抗溶接を行うために必要なＮｉメッキやＡｕメッキ等が施される。
【００２３】
一方、前記基体１１の下面に設けられている入力電極１７及び出力電極１８は、基体内部のビアホール導体や基体上面の配線導体等を介して先に述べた水晶振動子１９の励振電極に電気的に接続され、また２個のグランド電極１６は後述するグランド配線層１３やシールリング２５に対して電気的に接続されている。
【００２４】
前記入力電極１７、出力電極１８及びグランド電極１６は、高周波発振子１０をマザーボード等の外部回路基板１５上に搭載する際、外部回路基板１５上の対応する接続パッドに半田等の導電性接着材を介して接合される外部接続用の端子電極として機能するものであり、例えば、入力電極１７と出力電極１８を基体１１の対角線上に配置させておけば、高周波発振子１０の方向性を考慮することなく外部回路基板１５上に搭載することができる。
【００２５】
また更に上述したグランド電極１６と電気的に接続されているグランド配線層１３は、基体１１の全ての側面に被着されている。
【００２６】
前記グランド配線層１３は、基体側面に対する被着面積が基体側面の全面積の３０％以上、より好ましくは７０％〜９０％を占めるように設定されており、例えば、個々のグランド配線層１３の線幅は５０μｍ〜１００μｍに設定され、１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面の厚み方向に形成される。例えば、高周波振動子１０のサイズが５ｍｍ×３ｍｍの場合、グランド配線層１３の線幅を５０μｍとし、グランド配線層の間隔を５０μｍとすると、グランド配線層１３の本数は全部で１６０本となり、これらのグランド配線層１３が基体１１の全側面に縦縞のストライプ状をなすように形成されることとなる。
【００２７】
このように、入力電極及び出力電極を基体１１の下面に配置させ、しかも基体１１の全側面に基体側面の全面積の３０％以上の被着面積を有したグランド配線層１３を一様に被着させたことから、高周波発振子１０をマザーボード等の外部回路基板１５上に搭載して使用する際に、入力電極及び出力電極から外方に向かって多量の電磁波が放射しようとしても、これら電磁波の多くを高周波発振子１０と外部回路基板１５との間の狭い空間内に閉じ込めて外方に放射されるのを有効に防止することができるとともに、基体内部を介して外方に放射しようとする電磁波についても基体側面のグランド配線層１３を介してグランド電位（ＧＮＤ）へ良好に逃がすことができる。これにより、外部回路基板１５上に搭載される他の電子部品等に電磁波が悪影響を及ぼすことは殆どなくなり、他の電子部品等を常に所望の特性で、かつ正常に動作させることが可能となる。
【００２８】
尚、グランド配線層１３の被着面積が基体側面の全面積の３０％未満になると、高周波発振子の使用に際して入力電極及び出力電極から外方に向かって放射される電磁波をグランド配線層１３で良好に遮蔽することが難しく、外部回路基板１５上に搭載される他の電子部品等の電気的特性が不安定にある恐れがある。従って、グランド配線層１３の被着面積は基体側面の全面積の３０％以上に設定しておくことが重要である。
【００２９】
またこの場合、入力電極及び出力電極と、水晶振動子１９とは、基体１１中に埋設したビアホール導体を介して電気的に接続させてあるため、ビアホール導体は基体側面のグランド配線層１３で囲繞された形となり、ビアホール導体をグランド配線層１３で良好にシールドすることができる。従って、ビアホール導体から外方への電磁波の放射についても良好に遮蔽される。
【００３０】
更に前記グランド配線層１３は、その線幅が５０μｍ〜１００μｍに設定され、かつ１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面に形成されているため、基体側面がグランド配線層１３で一様に覆われた形となっており、入力電極や出力電極，ビアホール導体からの電磁波が基体側面を介して外方に放出されるのをより確実に防止することもできる。
【００３１】
かくして上述の高周波発振子１０は、マザーボード等の外部回路基板１５上に搭載する際、入力電極、出力電極及び２個のグランド電極を外部回路基板１５上の対応する接続パッドに半田等の導電性接着材を介して接合することにより外部回路基板１５に対して電気的・機械的に接続され、この外部回路基板１５から入力電極、出力電極及びビアホール導体を介して水晶振動子１９の励振電極に所定の電圧を印加し、水晶振動子１９を所定の周波数で振動させることによって高周波発振子１０として機能する。
【００３２】
（実験例）
次に本発明の作用効果を実験例に基づいて説明する。尚、本実験例は、高周波発振子の１種である水晶発振子について実験を行なったものである。
まず、図１及び図２に示す高周波発振子の構造に従って、基体の上面に水晶振動子を搭載するとともに、基体下面の４隅に入力電極、出力電極及び２個のグランド電極をそれぞれ被着させ、更に基体側面に該側面全体の３０％に相当する被着面積をもったグランド配線層を被着させて実験サンプル（本発明品）を作製し、得られた実験サンプルを更に外部回路基板１５上に搭載して水晶発振器を作製した。
【００３３】
また、比較例として、図５及び図６に示すような基体の上面に水晶振動子を搭載するとともに、前記基体の４隅に設けた切り欠き部の内面に、水晶振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と、接地電位（ＧＮＤ）に接続される２個のグランド電極とを１個ずつ被着・形成した実験サンプル（従来品）を作製し、得られた実験サンプルを更に外部回路基板１５上に搭載して水晶発振器を作製した。
【００３４】
次に上述した２つの実験サンプルについて磁界強度を測定した。尚、磁界強度の測定には磁界強度測定器を用いた。
この実験結果によれば、従来品では入力電極の近傍で４８〔ｄＢμＶ〕程度の磁界分布が確認され、放射ノイズの全体への広がりが見られたのに対し、本発明品では入力電極の近傍で４４〔ｄＢμＶ〕前後の磁界強度が確認され、放射ノイズの広がりが抑制されていることが判明した。
【００３５】
また、入力電極から離れたところでも、従来品では４７．５〔ｄＢμＶ〕〜４８．４〔ｄＢμＶ〕と高いレベルの磁界分布が確認されたのに対し、本発明品では４５．４〔ｄＢμＶ〕〜４６．１〔ｄＢμＶ〕の低い値となっていることが判った。
【００３６】
更に、従来品を搭載した水晶発振器の磁界分布は、最も強い磁界強度が観測されたところで４４．４〔ｄＢμＶ〕であり、４０〔ｄＢμＶ〕以上の強い磁界強度が観測された領域は発振器全体の７０％以上であったのに対し、本発明品を搭載した水晶発振器の磁界分布は、最も強い磁界強度が観測されたところでも４３．５〔ｄＢμＶ〕で、４０〔ｄＢμＶ〕以上の強い磁界強度が観測された領域は発振器全体の３０％程度であった。
【００３７】
以上のような実験結果から、基体の下面に入力電極、出力電極及び２個のグランド電極を全て被着させ、基体側面に該側面全体の３０％以上の被着面積をもったグランド配線層を被着させた本発明品の実験サンプルの方が、基体の４隅に設けた切り欠き部の内面に、水晶振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と、接地電位（ＧＮＤ）に接続される２個のグランド電極とを１個ずつ被着・形成した従来品の実験サンプルに比べ、入力電極や出力電極より放射される電磁波が外部に漏れようとするのを良好に抑制できることが判る。
【００３８】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更。改良等が可能である。
【００３９】
例えば、上述の実施形態では振動子として水晶振動子を用いるようにしたが、これに代えて、ＳＡＷフィルタ等の他の振動子を用いる場合であっても上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【００４０】
また上述の実施形態では封止部材として蓋体とシールリングを用いたが、これに代えて、エポキシ樹脂等から成る封止樹脂を用いるようにしても構わない。
【００４１】
更に上述の実施形態において基体１１の下面で、かつ入力電極、出力電極及びグランド電極の存在しない領域に凹部を設け、この凹部内に、水晶振動子１９の振動周波数を適性に制御するための半導体チップ等を収納するようにしても構わない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の高周波発振子によれば、入力電極及び出力電極が振動子を搭載した基体の下面に配置させてあり、しかも基体の全側面には、基体側面の全面積の３０％以上の被着面積を有したグランド配線層を被着させるようにしたことから、高周波発振子をマザーボード等の外部回路基板上に搭載して使用する際に、入力電極及び出力電極から外方に向かって多量の電磁波が放射しようとしても、これら電磁波の多くを高周波発振子と外部回路基板との間の狭い空間内に閉じ込めて外方に放射されるのを有効に防止することができるとともに、基体内部を介して外方に放射しようとする電磁波も基体側面のグランド配線層を介してグランド電位へ良好に逃がすことができる。これにより、外部回路基板上に搭載される他の電子部品等に電磁波が悪影響を及ぼすことは殆どなく、他の電子部品等を常に所望の特性で、かつ正常に動作させることが可能となる。
【００４３】
また、本発明の高周波発振子によれば、入力電極及び出力電極と、振動子とを、基体中に埋設したビアホール導体を介して電気的に接続させておけば、ビアホール導体は基体側面のグランド配線層で囲繞された形となるため、ビアホール導体をグランド配線層で良好にシールドすることができ、ビアホール導体から外方への電磁波の放射についても良好に遮蔽することが可能となる。
【００４４】
更に、本発明の高周波発振子によれば、グランド配線層の線幅を５０μｍ〜１００μｍとし、かつグランド配線層を１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面に形成しておくことにより、基体側面がグランド配線層で一様に覆われた形になすことができるため、入力電極や出力電極，ビアホール導体からの電磁波が基体側面を介して外方に放出されるのをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波発振子の断面図である。
【図２】図１の高周波発振子を側面側から見た平面図である。
【図３】図１の高周波発振子の下面側から見た平面図である。
【図４】図１の高周波発振子を外部回路基板上に搭載した状態を示す斜視図である。
【図５】従来の高周波発振子の断面図である。
【図６】図５の高周波発振子を外部回路基板上に搭載した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１・・・基体
１２・・・蓋体
１３・・・グランド配線層
１４・・・電極基板側
１５・・・外部回路基板
１６・・・グランド電極
１７・・・入力電極
１８・・・出力電極
１９・・・水晶振動子（振動子）
２５・・・シールリング（封止部材）

Claims

略矩形状をなす基体の上面に振動子を搭載するとともに、該振動子を封止部材で被覆し、前記基体の下面に前記振動子に電気的に接続される入力電極及び出力電極と接地電位に接続されるグランド電極とを配設してなる高周波発振子において、
前記基体の全ての側面に前記グランド電極に接続されたグランド配線層が被着されており、かつ該グランド配線層の基体側面に対する被着面積が基体側面の全面積の３０％以上であることを特徴とする高周波発振子。
前記入力電極及び前記出力電極と、前記振動子とが、前記基体中に埋設されているビアホール導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波発振子。
前記グランド配線層の線幅が５０μｍ〜１００μｍであり、かつ該グランド配線層が１００本／ｍｍ〜２００本／ｍｍの密度で基体側面の厚み方向に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波発振子。
前記グランド配線層の被着面積が基体側面の全面積に対して７０％〜９０％に相当する面積を占めていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波発振子。
前記基体の下面で、かつ前記入力電極、出力電極及びグランド電極の存在しない領域に、前記振動子の振動周波数を制御する半導体チップを収納するための凹部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波発振子。