JP2004297384A

JP2004297384A - 振動子搭載用基板及び発振子

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Publication number: JP2004297384A
Application number: JP2003086058A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takeshita; 良博竹下; Michiaki Nishimura; 道明西村; Hidefumi Hatanaka; 英文畠中; Hiroyuki Miura; 浩之三浦
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP4183173B2

Abstract

【課題】信号線路から放射される電磁波を抑制できるとともに、信号線路のインダクタンスを低減できる振動子搭載用基板及び発振子を提供する。
【解決手段】一対の電極を有する振動子３１が設けられる基体３５と、基体３５に設けられ、振動子３１の電極が接続される信号線路４１とを具備する振動子搭載用基板であって、信号線路４１の近傍に、島状導体パターン４５を形成してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動子搭載用基板及び発振子に関し、特に、基体に、振動子の一対の電極が接続される信号線路を具備する振動子搭載用基板及び発振子に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、水晶発振器などの発振子は、振動子と該振動子の温度周波数特性を補償する制御回路などを基板に搭載して構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の発振子は、図６に示すように、一対の振動電極を有する振動子１の一端部が振動子搭載用基板３に接合された状態で、気密封止されて構成されている。
【０００４】
振動子搭載用基板３は、基体５と、この基体５の表面に形成された一対の電極パッド７と、裏面に形成された端子電極９と、信号線路１１とを具備して構成されている。
【０００５】
即ち、基体５の表面には、振動子１の電極と電気的に接続される一対の電極パッド７が形成されるとともに、基体５の裏面の一方側には、グランド端子電極９ａと出力端子電極９ｂが、これと対向する他方側には、グランド端子電極９ｃと入力端子電極９ｄが設けられており、入力端子電極９ｄと出力端子電極９ｂ、２つのグランド端子電極９ａ、９ｃは対角線上に位置している。
【０００６】
一方の電極パッド７は出力端子電極９ｂと、他方の電極パッド７は入力端子電極９ｄと、信号線路１１を介して接続されている。
【０００７】
そして、振動子１は、電極パッド７の近傍に一端部が固定されており、一方の電極と一方の電極パッド７、他方の電極と他方の電極パッド７が導電性接着部材１３で接続されている。
【０００８】
振動子搭載用基板３は外囲壁１５を有しており、この外囲壁１５内がキャビティとされ、そのキャビティ内に振動子１が収容され、外囲壁１５にリッド１７が接合され、これにより、発振子が構成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１３５１４１号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発振子は、振動子搭載用基板３の４隅には、入力端子電極９ｄ、出力端子電極９ｂ、グランド端子電極９ａ、９ｃが形成されており、入力端子電極９ｄ及び出力端子電極９ｂは、それぞれ基体５の対角に位置するように配置されている。
【００１１】
この場合、振動子搭載用基板３と、これに搭載される振動子１との接続が片側（短辺側）に寄せられているため、振動子１の入力端子電極９ｄ、もしくは出力端子電極９ｂのどちらか一方は、基体５に信号線路１１を設け、逆サイド側（長辺側）まで引き回す必要があるため、信号線路１１の引き回しが長くなってしまっていた。このような信号線路１１の長い発振子では、信号線路１１のインダクタンス成分が大きくなり、発振周波数の調整感度や温度補償感度が劣化するという問題があった。
【００１２】
また、発振子からの放射される不要な電磁波（放射ノイズ）を検出した場合にも、信号線路１１を流れる電流によって放射ノイズが大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、信号線路から放射される電磁波を抑制できるとともに、信号線路のインダクタンスを低減できる振動子搭載用基板及び発振子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動子搭載用基板は、一対の電極を有する振動子が設けられる基体と、該基体に設けられ、前記振動子の電極が接続される信号線路とを具備する振動子搭載用基板であって、前記信号線路の近傍に、島状導体パターンを形成してなることを特徴とする。
【００１５】
このような振動子搭載用基板では、島状導体パターンに信号線路と逆向きの電流が誘起されるため、放射磁界が打ち消し合い信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子を提供することが可能となる。
【００１６】
また、島状導体パターンにより、信号線路と逆向きの電流が誘起されるため、信号線路のインダクタンス成分も低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度の向上が可能となる。
【００１７】
さらに、島状導体パターンは、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがない。
【００１８】
さらに、島状導体パターンはグランドに接続されていないため、島状導体バターンの効果を高めるために、信号線路と島状導体パターンの距離を限界まで小さくした場合に、島状導体パターンが信号線路と部分的に接触したとしても、島状導体パターンは他の配線と独立して形成されているため、電気特性上の問題が発生することがない。
【００１９】
また、本発明の振動子搭載基板は、信号線路は、基体の対向する側にそれぞれ引き出されていることを特徴とする。このような場合は、特に信号線路が長くなるため、本発明の振動子搭載用基板を用いる意義が大きい。即ち、信号線路長が長くなると、電磁波放射量が多くなる傾向にあるが、島状導体パターンにより有効に抑制することができるとともに、周波数調整感度、温度補償感度を向上できる。
【００２０】
さらに、本発明の振動子搭載基板は、島状導体パターンが、振動子が設けられる基体の主面に、信号線路に沿って形成されていることを特徴とする。このような振動子搭載用基板では、島状導体パターンが、信号線路と同一面内に形成されているため、基体を多層化する必要がない。
【００２１】
また、本発明の振動子搭載基板は、島状導体パターンが、基体内部に、信号線路に対向するように形成されていることを特徴とする。このような振動子搭載用基板では、島状導体パターンが、基体内部に信号線路に対向するように形成されているため、信号線路と島状導体パターンの結合を強くすることができ、信号線路を流れる電流と逆向きの電流を効果的に誘起することができ、信号線路の放射ノイズとインダクタンスを効率よく低減することができる。
【００２２】
さらに、本発明の振動子搭載基板は、島状導体パターンは、基体の側面に、信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする。このような振動子搭載用基板では、島状導体パターンを側面に形成するため、基体の振動子が搭載された主面の占有面積を小さくでき、小型化が可能となる。
【００２３】
本発明の振動子は、一対の電極を有する振動子と、該振動子が設けられる基体と、該記基体に設けられ、前記振動子の電極が接続された信号線路とを具備する発振子であって、前記信号線路の近傍に、島状導体パターンを形成してなることを特徴とする。
【００２４】
このような振動子では、島状導体パターンにより、信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子が提供できる。また、島状導体パターンにより、信号線路のインダクタンスを低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度を向上できる。さらに、島状導体パターンは、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の発振子を図１を用いて説明する。図１において、符号３１は、一対の振動電極を有する振動子を示している。この振動子３１の一端部は、振動子搭載用基板３３に接合された状態で、気密封止され、これにより発振子が構成されている。
【００２６】
振動子搭載用基板３３は、基体３５と、この基体３５の表面に形成された一対の電極パッド３７ａ、３７ｂと、裏面に形成された端子電極３９ａ〜３９ｄと、信号線路４１とを具備して構成されている。
【００２７】
即ち、基体３５の表面には、振動子３１の電極と電気的に接続される一対の電極パッド３７ａ、３７ｂが形成されるとともに、基体３５の裏面の一方側には、グランド端子電極３９ａと出力端子電極３９ｂが、これと対向する他方側には、グランド端子電極３９ｃと入力端子電極３９ｄが設けられており、入力端子電極３９ｄと出力端子電極３９ｂ、２つのグランド端子電極３９ａ、３９ｃは対角線上に位置している。
【００２８】
電極パッド３７ｂは、信号線路４１、ビアホール導体４３を介して出力端子電極３９ｂに接続され、電極パッド３７ａは、ビアホール導体４３を介して入力端子電極３９ｄに接続されている。
【００２９】
そして、振動子３１は、電極パッド３７の近傍の基体３５に一端部が固定されており、一方の電極と電極パッド３７ａ、他方の電極と電極パッド３７ｂが導電性接着部材４３で接続されている。
【００３０】
振動子搭載用基板３３は外囲壁１５を有しており、この外囲壁１５内がキャビティとされ、そのキャビティ内に振動子３１が収容され、外囲壁１５にリッド４７が接合され、これにより、発振子が構成されている。
【００３１】
そして、本発明の振動子搭載用基板３３では、基体３５の表面に、信号線路４１の両側に所定間隔をおいて、かつ信号線路４１に沿って島状導体パターン４５が形成されており、島状導体パターン４５は、基体３５表面に形成された信号線路の長さと略同じ長さを有し、島状導体パターン４５で信号線路４１を挟み込むように形成されている。
【００３２】
この島状導体パターン４５は、導体でグランドや他の配線層には接続されておらず、基体３５表面に孤立して形成されている。
【００３３】
以上のように構成された発振子では、島状導体パターン４５に信号線路４１と逆向きの電流が誘起されるため、信号線路４１から放射される電磁波を抑制でき、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子を提供できる。また、島状導体パターン４５により、信号線路４１のインダクタンスを低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度を向上できる。さらに、島状導体パターン４５は、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路４１に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがなく、信号線路４１と島状導体パターン４５との間隔は、信号線路４１と逆向きの強い電流を誘起するという点から小さいほど良いが、島状導体パターン４５が信号線路４１と部分的に接触したとしても、島状導体パターン４５は他の配線と独立して形成されているため、電気特性上の問題が発生することがない。
【００３４】
島状導体パターン４５の長さは、信号線路４１からの電磁波放射を抑制するという点から、信号線路４１に沿って極力長い方がよく、また、不連続に形成されていてもよい。島状導体パターン４５の幅は、パターン内を周回する渦電流が妨げられない程度の幅が必要であり、信号線路４１よりも広いことが望ましい。
【００３５】
図２は、本発明の他の振動子搭載用基板を示すもので、信号線路４１の直下の基体３５内に、信号線路４１に対向するように島状導体パターン５５を形成した以外は、上記図１の形態と同様である。
【００３６】
このような振動子搭載用基板では、上記図１の形態と同様の効果を得ることができるとともに、基体３５表面における島状導体パターン５５形成領域を確保する必要がなく、小型化を図ることができる。
【００３７】
また、信号線路４１と島状導体パターン５５の間の絶縁層は、島状導体パターン５５に信号線路４１と反対向きの強い電流を誘起するという点から薄いほどよく、例え信号線路４１と島状導体パターン５５が部分的にショートしたとしても問題はない。これは、島状導体パターン５５が他の電位の導体と独立して形成されているためである。島状導体パターン５５の長さは、信号線路４１に沿って極力長い方がよく、不連続に形成されていてもよい。島状導体パターン５５の幅は信号線路４１の幅より大きいことが望ましい。
【００３８】
図３は、本発明のさらに他の振動子搭載用基板を示すもので、基体３５の表面に、信号線路４１の両側に所定間隔をおいて、かつ信号線路４１に沿って島状導体パターン４５が形成され、また、信号線路４１の直下の基体３５内にも、信号線路４１に対向するように島状導体パターン５５が形成されている。
【００３９】
このような振動子搭載用基板でも、上記形態と同様の効果を得ることができるが、この形態では、信号線路４１の側方、下方を島状導体パターン４５、５５で挟み込むような構造となるため、信号線路４１から放射される電磁波をさらに抑制できる。
【００４０】
図４は、本発明のさらに他の振動子搭載用基板を示すもので、基体３５の側面、即ち、信号線路４１が形成された基体３５の主面と直角方向の側面に、信号線路４１に沿って島状導体パターン６５が形成されている。
【００４１】
この場合においても、信号線路４１と島状導体パターン６５は近いほどよい。また、島状導体パターン６５の長さは、信号線路４１に沿って極力長い方がよく、不連続に形成されていてもよい。
【００４２】
このような振動子搭載用基板でも、上記形態と同様の効果を得ることができるが、この形態では、島状導体パターンを側面に形成するため、基体の振動子が搭載された主面の占有面積を小さくでき、小型化が可能となる。
【００４３】
【実施例】
本発明の振動子搭載用基板を用いた場合のインダクタンスの低減効果について、シミュレーションを行い効果を検証した。シミュレーションは、基体３３、信号線路４１及び島状導体パターンのみをモデル化し、ＰＥＥＣ法（ＰａｒｔｉａｌＥｌｅｍｅｎｔＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＣｉｒｃｕｉｔＭｅｔｈｏｄ）で行った。導体のシート抵抗を１０ｍΩ／□、基体の比誘電率を１０とした。
【００４４】
図５に信号線路４１のみの有する比較例を示す。図５の場合で、信号線路４１の幅０．１５ｍｍ、長さ３．５ｍｍとした。図１、図２、図３の信号線路４１は全て図５の信号線路４１と全く同じ形状とした。図１の島状導体パターン４５の幅は０．１５ｍｍ、長さは２．７ｍｍ、信号線路４１との間隔は０．０１ｍｍとした。図２の島状パターン５５の幅は０．４５ｍｍ、長さは２．７ｍｍ、信号線路４１との間隔は０．０１ｍｍである。図３の島状導体パターン４５及び５５の形状、配置はそれぞれ、図１の島状導体パターン４５及び図２の島状導体パターン５５の形状、配置と同一とした。
【００４５】
信号線路４１のインダクタンスと、信号線路４１の直線部分近傍に生じる磁界の強度を、ＰＥＥＣ法で得られた電流分布からで求め、島状導体パターンを有しない振動子搭載用基板を用いた場合（図５）と比較した。
【００４６】
インダクタンスは、図５の比較例の信号線路の値が５．８６ｎＨであり、図１のパターンでは５．４９ｎＨ、図２のパターンでは４．９８ｎＨ、図３のパターンでは４．９３ｎＨとなり、５％から１５％以上のインダクタンス低減効果が得られることが確認された。
【００４７】
さらに、パターン近傍での磁界強度は、基板表面から０．１ｍｍ上空の面で求めた。最大値を比較すると図５の比較例の信号線路の値を１として、図１のパターンでは０．８１、図２のパターンでは０．６４、図３のパターンでは０．６２となり、１９％から３８％の低減効果が得られた。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の振動子搭載用基板では、信号線路の近傍に島状導体パターンを形成することにより、信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子が提供することが可能となる。また、信号線路のインダクタンスを低減できるため、水晶発振子に本発明を適用した場合、水晶発振器の周波数調整感度、温度補償感度が良くなり、周波数調整が容易になる。加えて、水晶発振子自体の放射ノイズも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発振子を示すもので、（ａ）は振動子搭載用基板を示す平面図、（ｂ）は島状導体パターン、信号線路の形成状態を示す側面図、（ｃ）は発振子の断面図である。
【図２】基体内部に島状導体パターンを設けた本発明の他の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図３】基体表面と内部に島状導体パターンを設けた本発明のさらに他の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図４】基体側面に島状導体パターンを設けた本発明のさらに他の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図５】従来の発振子の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図６】従来の発振子を示すもので、（ａ）は振動子搭載用基板を示す平面図、（ｂ）は発振子の断面図である。
【符号の説明】
３１・・・振動子
３３・・・振動子搭載用基板
３５・・・基体
４１・・・信号線路
４５、５５、６５・・・島状導体パターン

Claims

一対の電極を有する振動子が設けられる基体と、該基体に設けられ、前記振動子の電極が接続される信号線路とを具備する振動子搭載用基板であって、前記信号線路の近傍に、島状導体パターンを形成してなることを特徴とする振動子搭載用基板。
信号線路は、基体の対向する側にそれぞれ引き出されていることを特徴とする請求項１記載の振動子搭載用基板。
島状導体パターンは、振動子が設けられる基体の主面に、信号線路に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動子搭載用基板。
島状導体パターンは、基体内部に、信号線路に対向するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動子搭載用基板。
島状導体パターンは、基体の側面に、信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動子搭載用基板。
一対の電極を有する振動子と、該振動子が設けられる基体と、該記基体に設けられ、前記振動子の電極が接続された信号線路とを具備する発振子であって、前記信号線路の近傍に、島状導体パターンを形成してなることを特徴とする発振子。