JP2007158521A - 電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】内部に設けられた電子部品本体に信号を確実に入力し、電子部品本体に書き込まれた信号の改変、消去を防ぐとともに、通常使用時に蓋体の電位が固定されている電子デバイスを提供する。
【解決手段】電子デバイスは、パッケージベースに電子部品本体を実装して、前記パッケージベース上に金属製の蓋体１８を接合した構成である。前記電子デバイスには、前記蓋体１８と前記電子部品本体とを導通させるライン３８が設けられており、前記蓋体１８を前記電子部品本体に信号を入力するための端子としている。そして前記ライン３８は、インピーダンス素子５０を介して固定電位部に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は電子デバイスに係り、これを形成した後に搭載されている電子部品本体に信号を入力させる構成の電子デバイスに関する。

電子デバイスには、凹陥部が設けられたパッケージベースを有し、この凹陥部の底面に電子部品本体を搭載するとともに、このパッケージベースの上面に蓋体を接合して凹陥部を封止したものがある。そして、この電子デバイスの一例として圧電発振器が挙げられる。この圧電発振器は、蓋体に対向させて圧電振動片をパッケージベースに搭載するとともに、電子部品本体として圧電振動片を発振させて周波数信号を出力する集積回路（ＩＣ）チップを搭載している。圧電振動片は、圧電基板の上下面に電極パターンを設けた構成である。また蓋体には、コバール等からなる金属製のものが使用されている。なお、このような圧電発振器について開示されたものとして特許文献１が挙げられる。

また圧電発振器には、前述したように金属製の蓋体に対向させて圧電振動片をパッケージベースに搭載した構成であって、パッケージベースの裏面に設けられたグランド電位の外部端子と、蓋体とを導通させたものがある。なお、このような圧電発振器について開示されたものとして特許文献２が挙げられる。
特開平８−３０７１５３号公報 特開２０００−７７９４３号公報

金属製の蓋体を接地させていない圧電発振器では、金属製の蓋体に対向させて圧電振動片をパッケージベースに搭載すると、金属製の蓋体と圧電振動片の電極パターンとの間で浮遊容量が生じてしまう。そして、この圧電発振器を出荷した後に蓋体を接地等して電位を与えてしまうと、圧電振動片の電極パターンと蓋体の間に生じる浮遊容量の容量値が変わってしまうので、圧電発振器の発振周波数が変わってしまう問題がある。

具体的な例は、次のようになっている。携帯電話等のモジュール化された基板には、圧電発振器を始めとする様々な電子デバイスが搭載されている。この基板は、放射ノイズ等の電波障害を防止するために金属製の容器に入れられており、この容器をグランド電位に接地して、容器内のモジュールから放射されるノイズ（放射ノイズ）を抑えている。しかしながら、何らかの理由により容器に衝撃等が加わって凹むと、容器と圧電発振器の蓋体が接触してしまう虞がある。この接触が生じると圧電振動片の電極パターンと蓋体の間に生じている浮遊容量の容量値が変わるので、圧電発振器の発振周波数が変わってしまう問題がある。

また圧電発振器の蓋体を、接地している外部端子と導通させた場合は、前述した問題が生じない。しかし、このような圧電発振器であっても、ＩＣチップにデータを入力するためにパッケージベースの外部側面に複数の電極を設けていると、データの入力時に不良が発生する虞がある。すなわち、この圧電発振器にデータを入力する場合は、圧電発振器をソケットに挿入し、ソケットの外部からプローブを電極に接触させて、プローブを介して処理情報を入力しているが、側面に設けられた電極に対してプローブを正確に接触させる動作は煩雑なので、接触不良によってデータの入力ができない等の不良が発生する。

また携帯電話等の電子機器が小型化されているのに伴い、様々な電子デバイスが基板に高密度に実装されている。このため圧電発振器は、隣接して実装されている電子デバイスに誤って接触し電気信号が負荷されると、圧電発振器内のＩＣチップに書き込まれたデータが改変、消去されてしまう虞がある。

本発明は、内部に設けられた電子部品本体に信号を確実に入力し、また電子部品本体に書き込まれた信号の改変、消去を防ぐとともに、通常使用時に蓋体の電位が固定されている電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る電子デバイスは、パッケージベースに電子部品本体を実装して、前記パッケージベース上に金属製の蓋体を接合した電子デバイスであって、前記蓋体と前記電子部品本体とを導通させるラインを設けて、前記蓋体を前記電子部品本体に信号を入力するための端子とし、インピーダンス素子を介して前記ラインと固定電位部とを接続した、ことを特徴としている。

これにより蓋体と固定電位部とをインピーダンス素子を介して接続できるので、蓋体から信号を入力するときはラインを介して電子部品本体に入力することができる。また信号が入力していない通常使用時は、蓋体がインピーダンス素子を介して固定電位部に接続されるので、蓋体の電位を固定することができ、電子部品本体に書き込まれた信号が改変、消去されるのを防ぐことができる。また蓋体が信号の入力される端子となっているので、信号を供給するプローブを蓋体に容易に接触させることができ、信号を確実に入力させることができる。

そして前記インピーダンス素子は、前記電子部品本体と一体に構成されたことを特徴としている。これによりインピーダンス素子が電子部品本体内に設けられるので、インピーダンス素子をディスクリート部品としてパッケージベースに搭載する必要がなくなり、パッケージベースを省スペース化することができる。

また前記インピーダンス素子は、前記パッケージベースに搭載されたことを特徴としている。現在使用されている電子部品本体やパッケージベースにインピーダンス素子を搭載すれば、電子部品本体に信号が入力されないときに蓋体と固定電位部とを接続できるので、電子部品本体に書き込まれた信号が改変、消去されるのを防止できる。
また前記固定電位部は接地部であることを特徴としている。これにより蓋体の電位をグランド電位に固定することができる。

また前記パッケージベースに圧電振動片が搭載され、前記電子部品本体は、前記信号が入力されて書き込まれる処理記憶部を備え、書き込まれた前記信号に基づいて前記圧電振動片を発振させる回路である、ことを特徴としている。これにより圧電発振器から周波数信号が出力されるときは蓋体の電位が固定されるので、浮遊容量の影響により発振周波数が変動してしまうのを防止できる。すなわち圧電発振器は、周波数が一定の信号（周波数信号）を出力できるので、精度と信頼性を向上させることができる。

以下に、本発明に係る電子デバイスの最良の実施形態について説明する。なお本実施形態では、電子デバイスとして圧電発振器を用いた形態について説明するがこの形態に限定されることはなく、電子デバイスを形成した後に電子部品本体に信号を入力する形態に適用することができる。

図１は圧電発振器の概略回路図である。図２は第１の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。図２に示される圧電発振器１０は、圧電振動片１２、ＩＣチップ１４（電子部品本体）、パッケージベース１６および蓋体１８を備えている。圧電発振器１０は、上側に向けて開口する凹陥部２０が形成されたパッケージベース１６を有している。このパッケージベース１６の裏面には、外部端子２２が設けられている。またパッケージベース１６に設けられた凹陥部２０の側面に階段状の段差が形成されており、この段差部２４の上面にボンディング電極２６やマウント電極２８がそれぞれ複数設けられている。なお図２では、マウント電極２８を１つだけ記載している。そして複数あるボンディング電極２６のいずれか１つは蓋体１８と導通している。また、これ以外のボンディング電極２６のうちの一部はマウント電極２８と導通しており、他は外部端子２２と導通している。

そして凹陥部２０の底面にＩＣチップ１４が搭載されている。ＩＣチップ１４には、記憶手段、書き込み制御回路および端子周辺回路等が設けられた処理記憶部３０や圧電振動片１２を発振させる回路等が設けられている。そしてＩＣチップ１４は、この上面に設けられたパッド１４ａにワイヤボンディングが施されて、パッケージベース１６に設けられたボンディング電極２６とワイヤ３４を介して導通されている。またマウント電極２８上には、導電性接合材３６を用いて圧電振動片１２が搭載されている。この圧電振動片１２は、圧電基板に電極パターン（不図示）を形成したものである。またパッケージベース１６の上面には、凹陥部２０を気密封止する金属製の蓋体１８が接合されている。この蓋体１８はＩＣチップ１４と導通しているので、ＩＣチップ１４に信号を入力するための端子となる。

次に、ＩＣチップ１４の内部構成について説明する。圧電発振器１０は、図１に示されるように、蓋体１８（端子）とＩＣチップ１４がライン３８によって導通されている。このライン３８は、ＩＣチップ１４内を引き回され、抵抗素子４０を介して処理記憶部３０に接続している。このライン３８には、第１整流素子４２を介して電源電圧部４４が接続されている。この電源電圧部４４は、一定の電位を有するので、固定電位部となる。またライン３８は、第２整流素子４６を介して接地部４８に接続されている。この接地部４８は、接地しているので一定の電位を有することになり、固定電位部となる。またライン３８は、インピーダンス素子５０を介して接地部４８と接続している。具体的には、インピーダンス素子５０は第２整流素子４６と並列接続しており、一端がライン３８に接続され他端が接地部４８と接続している。このインピーダンス素子５０は、例えば抵抗素子であればよい。

また外部端子２２および蓋体１８の機能は次のようになっている。圧電発振器１０に外部端子２２が４つ設けられている場合、外部端子２２は通常のユーザ使用時（通常使用時）と、処理情報の入力時とで異なる機能が与えられる。すなわち外部端子２２には、機能を共有しているものがある。

通常のユーザ使用時においてこれらの外部端子２２は、例えば圧電発振器１０から周波数信号を出力するか否かを制御するための端子（ＳＴ）、接地端子（ＧＮＤ）、圧電発振器１０から周波数信号を出力する端子（ＯＵＴ）、電源電圧が供給される端子（Ｖ_ＣＣ）となっていればよい。これに対し、処理情報の入力時において外部端子２２および蓋体１８（端子）は、例えばデータの書き込みに使用されるクロック信号（信号）の入力端子（ＳＣＬＫ）、このクロック信号に同期させてデータ（信号）が入力される端子（ＤＡＴＡ）、接地端子（ＧＮＤ）、電源電圧が供給される端子（Ｖ_ＣＣ）、データを書き込む状態にするための処理情報（信号）が入力される端子（ＰＥ）となっていればよい。

このため、外部端子２２および蓋体１８の機能は、図３に示されるように割り当てることができる。なお図３に示される外部端子Ａ〜Ｄは、４つ設けられている外部端子２２を区別するために付した番号である。なお蓋体１８は、図３に示されるＰＥの機能ばかりでなく、ＤＡＴＡまたはＳＣＬＫの機能が割り当てられてもよい。

次に、圧電発振器１０にデータを書き込むときの一例を説明する。なお圧電発振器１０に設けられたＩＣチップ１４（処理記憶部３０）に書き込まれるデータは、例えば圧電発振器１０が位相同期回路を持っているもの（プログラマブル圧電発振器）であれば、任意の出力周波数を設定するためのデータであればよい。またデータは、圧電発振器１０が温度補償機能を備えているもの（温度補償型圧電発振器）であれば、温度に応じて圧電振動片１２の周波数温度特性を補正するためのデータであればよい。

そしてデータを書き込むには、例えば図４に示される形態で行うことができる。図４は圧電発振器にプローブを接触させたときの説明図である。データの書き込みには、表面が導電性を有しているトレー６０を用いる。このトレー６０上に、トレー６０と蓋体１８が接触するように圧電発振器１０が置かれる。そして圧電発振器１０の上方からプローブ６２を外部端子２２に接触させるとともに、プローブ６２をトレー６０に接触させる。そしてトレー６０に複数の圧電発振器１０を置けば、一度に複数の圧電発振器１０に対してデータを書き込むことができる。

次に、外部端子２２および蓋体１８に、図３に示されるように機能を割り当てた場合、トレー６０に接触したプローブ６２から、このトレー６０を介して蓋体１８にデータを書き込むための処理情報を供給する。この処理情報は、ライン３８を介してＩＣチップ１４（処理記憶部３０）に入力される。すると処理記憶部３０は、外部端子２２の機能をＳＣＬＫ、ＤＡＴＡ、Ｖ_ＣＣおよびＧＮＤに変更させる。そして各プローブ６２から、クロック信号に同期させてデータをＩＣチップ１４に入力し、ＩＣチップ１４の内部に設けられた処理記憶部３０に書き込む。書き込みが終了すると、外部端子２２および蓋体１８からプローブ６２を離す。すると外部端子２２および蓋体１８は、ユーザ使用時の機能になる。このユーザ使用時になると蓋体１８は、インピーダンス素子５０を介して接地される。
そして圧電発振器１０は、処理記憶部３０に書き込まれたデータに基づいて圧電振動片１２を発振させ、この発振周波数に基づいた周波数信号を出力する。

このような圧電発振器１０は、ＩＣチップ１４内の回路中にインピーダンス素子５０を設けてライン３８と接地部４８を接続しているので、蓋体１８の電位を固定することができる。そして、この圧電発振器１０を電子機器の基板に実装するときは、圧電発振器１０の蓋体１８がインピーダンス素子５０を介して接地されているので、ユーザ側の使用状況にかかわらず浮遊容量の影響により発振周波数が変動するのを防止できる。すなわち圧電発振器１０の蓋体１８と、電波障害を防止するための金属製の容器が接触しても、蓋体１８と容器が同じグランド電位なので、圧電発振器１０の発振周波数が変わることがない。

また蓋体１８は、インピーダンス素子５０を介して接地されているので、静電気の帯電を防止することができる。また圧電発振器１０では、インピーダンス素子５０がＩＣチップ１４内の回路に設けられているため、インピーダンス素子５０を外部実装する面積を必要とせず、省スペース化することができる。

また圧電発振器１０の外部端子２２は、ユーザ使用時の機能および処理情報の書き込み時の機能を持っているので、それぞれの機能を共有することができる。したがって、ユーザ使用時の機能を持った端子と、書き込み使用時の機能を持った端子の両方を圧電発振器１０に設ける必要がないので、プローブ６２が接触される端子の数を削減することができる。そして圧電発振器１０や他の電子デバイスを基板に高密度に実装した場合でも、プローブ６２が接触する端子（蓋体１８）の数が少ないので、この端子と他の電子デバイスが接触する可能性を極めて小さくすることができる。なお、仮に端子と電子デバイスが接触して電気信号が負荷されたときでも、端子が接地されているのでＩＣチップ１４（処理記憶部３０）に書き込まれたデータが改変や消去されてしまうのを防止できる。

また圧電発振器１０は、上下方向からプローブ６２が接触されるので、外部端子２２や蓋体１８等にプローブ６２が接触しているか否かの確認を容易に行える。特に図４に示される場合では、一方向からのみプローブ６２を外部端子２２やトレー６０に接触させればよいので、極めて容易にプローブ６２を接触させることができる。したがって、圧電発振器１０に設けられた処理記憶部３０に処理情報を確実に入力できるとともに、データを確実に書き込むことができる。

なお上述した実施形態では、インピーダンス素子５０として、例えば抵抗素子を用いることができると説明したが、図５に示されるようにインピーダンス素子５０としてトランジスタを用いることもできる。またインピーダンス素子５０を介して蓋体１８が接続される固定電位部は接地部４８に限定されることはなく、実施形態に応じて図６に示されるように、インピーダンス素子５０を介して蓋体１８を電源電圧部４４に接続することもできる。

次に、第２の実施形態について説明する。なお第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成部分に同番号を付し、その説明を省略または簡略する。図７は第２の実施形態に係る圧電発振器の概略平面図である。なお図７では、蓋体と圧電振動片の記載を省略している。

第２の実施形態に係る圧電発振器１０は、圧電振動片１２、ＩＣチップ１４、パッケージベース１６および蓋体１８を備えている。パッケージベース１６は、側面が階段状の段差が形成された凹陥部２０を有している。この凹陥部２０に形成されている下方の段差部２４ａ上に複数のボンディング電極２６（２６ａ〜２６ｈ）が設けられ、上方の段差部２４ｂ上にマウント電極２８が設けられている。ある１つのボンディング電極２６ｈは、パッケージベース１６の側壁に形成されたスルーホール３２と導通している。このスルーホール３２は、パッケージベース１６の上面まで引き出されて、パッケージベース１６の上面に接合される金属製の蓋体１８と導通している。また蓋体１８と導通しているボンディング電極２６ｈに隣接したボンディング電極２６ｇは、パッケージベース１６の裏面に形成され、接地している外部端子２２（接地外部端子）と導通している。そしてこれ以外のボンディング電極２６ａ〜２６ｆのいずれかはマウント電極２８と導通し、他は前記接地外部端子以外の外部端子２２と導通している。

このようなパッケージベース１６において、蓋体１８と導通したボンディング電極２６ｈと前記接地外部端子と導通したボンディング電極２６ｇの上にインピーダンス素子５０が搭載され、このインピーダンス素子５０を介してこれらのボンディング電極２６ｇ，２６ｈを導通させている。そして凹陥部２０の底面にＩＣチップ１４が搭載され、ＩＣチップ１４上に設けられたパッド１４ａとボンディング電極２６ａ〜２６ｆ，２６ｈにワイヤボンディングが施されて、これらがワイヤ３４を介して導通している。なお本実施形態のＩＣチップ１４は、図１に示されるＩＣチップ１４内にインピーダンス素子５０が設けられていない形態である。

そしてマウント電極２８上には、図２に示される形態と同様にして圧電振動片１２が搭載されている。またパッケージベース１６上には、図２に示される形態と同様にして蓋体１８が接合されて凹陥部２０を気密封止している。このような圧電発振器１０にデータを書き込む場合は、第１の実施形態と同様に行うことができる。

そして、この圧電発振器１０は、パッケージベース１６にインピーダンス素子５０を搭載しているので、蓋体１８の電位を固定することができる。圧電発振器１０を電子機器の基板に実装するときは、圧電発振器１０の蓋体１８がインピーダンス素子５０を介して接地されているので、ユーザ側の使用状況にかかららず浮遊容量の影響により発振周波数が変動するのを防止できる。

また蓋体１８は、インピーダンス素子５０を介して接地されているので、静電気の帯電を防止することができる。またインピーダンス素子５０をパッケージベース１６に搭載することができるので、ＩＣチップ１４内にライン３８と固定電位部とを接続するインピーダンス素子５０が設けられていない場合でも、インピーダンス素子５０を介して蓋体１８を固定電位にすることができる。

また圧電発振器１０の外部端子２２は、ユーザ使用時の機能および処理情報の入力時の機能を持っているので、それぞれの機能を共有することができる。したがって、ユーザ使用時の機能を持った端子と、処理情報の入力時の機能を持った端子プローブ６２が接触される端子の数を削減することができる。そして圧電発振器１０や他の電子デバイスを基板に高密度に実装した場合でも、プローブ６２が接触する端子（蓋体１８）の数が少ないので、この端子と他の電子デバイスが接触する可能性を極めて小さくすることができる。なお、仮に端子と電子デバイスが接触して電気信号が負荷されたときでも、端子が接地されているのでＩＣチップ１４（処理記憶部３０）に書き込まれたデータが改変や消去されてしまうのを防止できる

また圧電発振器１０は、上下方向からプローブ６２が接触されるので、プローブ６２が端子等に接触しているか否かの確認が容易に行える。したがって、圧電発振器１０の内部に設けられた処理記憶部３０に処理情報を確実に入力できるとともに、データを確実に書き込むことができる。

圧電発振器の概略回路図である。 第１の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。 外部端子および蓋体の機能の割り当てを説明する図である。 圧電発振器にプローブを接触させたときの説明図である。 インピーダンス素子の変形例を示す概略回路図である。 インピーダンス素子の接続先の変形例を示す概略回路図である。 第２の実施形態に係る圧電発振器の概略平面図である。

符号の説明

１０………圧電発振器、１２………圧電振動片、１４………ＩＣチップ、１６………パッケージベース、１８………蓋体、３０………処理記憶部、３８………ライン、４４………電源電圧部、４８………接地部、５０………インピーダンス素子。

Claims (5)

1. パッケージベースに電子部品本体を実装して、前記パッケージベース上に金属製の蓋体を接合した電子デバイスであって、
   前記蓋体と前記電子部品本体とを導通させるラインを設けて、前記蓋体を前記電子部品本体に信号を入力するための端子とし、
   インピーダンス素子を介して前記ラインと固定電位部とを接続した、
   ことを特徴とする電子デバイス。
2. 前記インピーダンス素子は、前記電子部品本体と一体に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記インピーダンス素子は、前記パッケージベースに搭載されたことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
4. 前記固定電位部は接地部であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子デバイス。
5. 前記パッケージベースに圧電振動片が搭載され、
   前記電子部品本体は、前記信号が入力されて書き込まれる処理記憶部を備え、書き込まれた前記信号に基づいて前記圧電振動片を発振させる回路である、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子デバイス。

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