JP2007166130A - 発振器用ｉｃチップ及びこれを用いた表面実装用の水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【目的】コンデンサが接続される一対のＩＣ端子間の導電路を排除して、特に雑音を低減した表面実装発振器を提供する。
【構成】コンデンサ４が電気的に接続する少なくとも一対の第１端子１０（ａｂ）を含む複数のＩＣ端子を一主面に有し、水晶振動子とともに発振回路を形成する回路素子を集積化してなる発振器用ＩＣチップ２において、前記一対の第１端子１０（ａｂ）と貫通電極１２を経て電気的に接続するとともに、前記コンデンサ４が直接的に接続される一対の第２端子１３（ａｂ）を他主面に有する構成とする。また、これを用いて表面実装発振器を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は発振器用ＩＣチップ及びこれを用いた表面実装用の水晶発振器（以下、表面実装発振器とする）を技術分野とし、特に容量の大きいコンデンサを実装できる発振器用ＩＣチップに関する。

（発明の背景）
表面実装発振器は小型・軽量であることから、特に携帯型の電子機器に周波数や時間の基準源として有用される。このようなものの一つに、ＩＣチップには集積化できない容量の大きい、例えば電源とアース間とのバイパスコンデンサをＩＣチップ及び水晶片とともに容器本体１内に収容し、平面外形を小さくしたものがある（特許文献１）。

（従来技術の一例）
第４図（ａｂ）は一従来例を説明する表面実装発振器の断面図である。表面実装発振器は容器本体１にＩＣチップ２、水晶片３及びコンデンサ４を収容してなる。容器本体１は凹部を有する積層セラミックからなり、凹部内壁の両端側に上下方向に段差を有する第１段部及び第２段部を有する。第１段部及び第２段部は底壁層１ａに順次に開口面積が大きくなる第１〜第３枠壁層１（ｂｃｄ）を積層して形成される。

そして、容器本体１の凹部底面にチップ状としたコンデンサ４を例えば図示しない半田によって、第１段部にＩＣチップ２の両端部をバンプ５を用いた超音波熱圧着によって、第２段部に水晶片３の一端部両側を導電性接着剤６によって固着する。なお、符号７は外部端子であり、セット基板に対して表面実装される。また、符号９は金属カバーであり、容器本体１の開口端面上の図示しない金属リングにシーム溶接等によって接合される。

あるいは、容器本体１の凹部内壁の両端側に第１段部を、一端側に第２段部を形成する。この場合も、底壁層１ａ及び第１〜第３枠壁層１（ｂｃｄ）の計４層によって形成する。但し、各層ともさらに積層構造とする場合もある。そして、前述同様にして、凹部底面にＩＣチップ２を、第１段部の他端側にコンデンサ４を、一端側の第２段部に水晶片３の一端部両側を固着する。ここでのＩＣチップ２は金線８を用いたワイヤーボンディングによって電気的に接続する。

ＩＣチップ２は、いずれの場合でも、水晶振動子（水晶片３）とともに少なくとも発振回路を構成する回路素子を集積化し、回路機能面である一主面の両端部に複数のＩＣ端子を有する。ＩＣ端子は少なくとも電源、アース、及び出力端子を有し、その他、ＩＣチップ２の機能に応じた端子を有する。水晶片３は両主面に励振電極を有し、例えば一端部両側に引出電極を延出する。

コンデンサ４はここでは電源とアース間のバイパスコンデンサ４とし、電源電圧に重畳した雑音成分を除去する。この場合、バイパスコンデンサ４を容器本体１内に一体的に収容して、電源とアースとを接続する導電路を短くするので、導電路に重畳する雑音が減少する。したがって、例えば電源電圧を安定にし、位相雑音が少ない安定な発振出力を得る。なお、バイパスコンデンサ４は例えば1000pF以上の大きな容量値とし、ＩＣチップ２内に集積化できないので外付けのコンデンサ４となる。
特開２００５−４５６７９号公報（例えば第３図） 特開２０００−２８６６３９号公報（第２図） 特開２００５−３１１７６９号公報（第１図、第２図） 特開２０００−１９６３５６号公報（第１図）

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の表面実装発振器では、バイパスコンデンサ４を容器本体１内に収容して、電源とアースとの導電路を短くするものの、いずれの場合でも導電路を要することから、これに重畳する雑音の影響は避けることはできない問題があった。

また、いずれの場合でも、ＩＣチップ２、水晶片３及びコンデンサ４を垂直方向に配置するので、容器本体１は積層数を多くして配線パターン（導電路）を複雑にする。この場合、小型化になるほど、配線パターンが近接して複雑になり、配線パターン間での線間容量が増して、各表面実装発振器間での発振周波数にバラツキを生じる問題もあった。

（発明の目的）
本発明はコンデンサが接続される一対のＩＣ端子間の導電路を排除して、特に雑音を低減した表面実装発振器を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、コンデンサが電気的に接続する少なくとも一対の第１端子を含む複数のＩＣ端子を一主面に有し、水晶振動子とともに発振回路を形成する回路素子を集積化してなる発振器用ＩＣチップにおいて、前記一対の第１端子と貫通電極を経て電気的に接続するとともに、前記コンデンサ４が直接的に接続される一対の第２端子を他主面に有する構成とする。

このような構成であれば、ＩＣチップ上のＩＣ端子に直接的にコンデンサを接続できるので、ＩＣチップの搭載される基板に導電路を形成する必要がない。したがって、導電路に重畳する雑音を無視できる。これにより、雑音成分の少ない発振出力を得る。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１の前記一対の第１端子は電源端子とアース端子であって、前記コンデンサはバイパスコンデンサとする。これにより、電源電圧及び発振出力を安定にする。

同請求項３では、請求項１の前記ＩＣチップは温度補償機構を有し、前記一対の第1端子は前記温度補償機構からの補償電圧出力端子とアース端子であって、前記コンデンサはローパスフィルタを形成する。この場合でも、導電路を要しないので雑音成分を少なくできる。

同請求項４では、請求項１の前記発振器用ＩＣチップの一主面は内壁に段部を有する凹状とした容器本体１の前記凹部底面に固着し、前記容器本体１の段部には前記水晶振動子を形成する水晶片の引出電極が延出した外周部を固着する。

同請求項５では、請求項１の前記ＩＣチップの一主面は、両主面に凹部を有する容器本体１の一方の凹部底面に固着し、他方の凹部には前記水晶振動子を形成する水晶片の引出電極の延出した外周部を固着する。これらの構成によって、雑音成分の少なく、バラツキの小さい表面実装発振器を得られる。

第１図及び第２図は本発明の一実施形態を説明する図で、第１図は表面実装水晶発振器の断面図、第２図（ａ）は発振器用ＩＣチップ（以下、ＩＣチップとする）の一主面の、同図（ｂ）は同他主面の図である。

表面実装発振器は前述したように凹部を有する容器本体１内にＩＣチップ２と水晶片３とコンデンサ４を収容してなる。容器本体１は凹部を有して一端側の内壁に段部を有する。これらの凹部及び段部は底壁層１ａと第１及び第２枠壁層１（ｂｃ）との積層セラミックからなる。ＩＣチップ２は前述同様に水晶振動子（水晶片３）とともに発振回路を構成する回路素子を集積化し、回路機能面である一主面の両辺外周に少なくとも第１電源端子１０ａ及び第１アース端子１０ｂを含むＩＣ端子１０を有する。

ここでは、電源及びアース端子１０（ａｂ）は両辺の対向する位置に設けられる。そして、第１電源及び第１アース端子１０（ａｂ）からは導電路１１が延出し、ＩＣチップ２の両主面を貫通する貫通電極１２によって、他主面側の第２電源及び第２アース端子１３（ａｂ）に直接的に接続する。貫通電極１２は例えば両主面に貫通孔を設けて下地電極を形成し、その上に導通電極として例えばアルミ電極が形成される。そして、容器本体１の凹部底面にバンプ５を用いた超音波熱圧着によって、回路機能面である一主面の各ＩＣ端子１０が固着される。

コンデンサ４はバイパスコンデンサ４として、凹部底面に固着されたＩＣチップ２の固着後に、ＩＣチップ２の他主面に露出した第２電源端子１３ａと第２アース端子１３ｂとにコンデンサ４の両端側の電極が導電性接着剤等によって固着される。そして、水晶片３の引出電極の延出した一端部両側が容器本体１の段部に導電性接着剤６によって固着される。

このような構成であれば、ＩＣチップ２の他主面に第２電源及び第２アース端子１３（ａｂ）を露出するので、バイパスコンデンサ４を他主面上に直接的に固着できる。したがって、ＩＣチップ２の実装される凹部底面等の外部に導電路を要しないので、雑音の重畳を防止して電源電圧を安定にできる。また、これを表面実装発振器に適用するので雑音の少ない発振出力を得られる。

そして、ＩＣチップ２上にコンデンサ４を直接的に接続するので、容器本体１にＩＣチップ２を搭載する凹部底面（特許文献１）や段部（特許文献２)を要しない。したがって、容器本体１の積層数を従来の４層から３層にして少なくできる。したがって、配線パターンをより簡易にするので、配線パターン間の線間容量も小さくして発振周波数のバラツキを少なくできる。

また、第１電源及び第１アース端子１０（ａｂ）から導電路１１を延出して貫通電極１２を設けるので、第１電源及び第１アース端子１０（ａｂ）の表面を平坦にする。したがって、凹部底面に対する超音波熱圧着によるバンプ５の固着を容易にする。なお、貫通電極１２によって第１電源及び第１アース端子１０（ａｂ）の平面度が維持される場合は、導電路１１を不要として貫通電極１２を直接に設けてもよい。

（他の事項）
上記実施形態では、コンデンサ４は電源・アース間のバイパスコンデンサ４を対象としたが、表面実装発振器を例えば温度補償型とした場合は次のようにしてもよい。すなわち、ＩＣチップ２に温度補償機構を有して一主面側（回路機能面）に第１補償電圧出力端子を有し、雑音除去用としたローパスフィルタの外付けとなるコンデンサ４を要する場合は（特許文献４）、前述同様にＩＣチップ２の貫通電極１２を経て他主面側に第２アース端子と第２補償電圧出力端子を形成し、ローパスフィルタのコンデンサ４を同様に接続してもよい。

なお、ローパスフィルタのコンデンサ４はバイパスコンデンサと同様に容量値が大きくて集積化できないので、この場合も外付けのチップ状のコンデンサ４となる。また、容器本体１は凹状としたがこれに限らす両主面に凹部を有して一方の凹部にＩＣチップ２を、他方の凹部に水晶片３を収容する場合でも適用できる。

要するに、本発明ではコンデンサ４が電気的に接続する少なくとも一対の第１端子をＩＣチップ２の一主面に有する場合に適用できる。また、コンデンサ４や水晶片３が小さい場合には、例えば第３図に示したように、水晶片３とコンデンサ４を同一面上に配置できる。この場合、高さ寸法を小さくできる。

本発明の一実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 本発明の一実施形態を説明する図で、同図（ａ）は発振器用ＩＣチップの一主面の図、同図（ｂ）は他主面の図である。 本発明の他の実施形態を説明する表面実装発振器の断面図である。 同図（ａｂ）ともに従来例を説明する表面実装発振器の断面図である。

符号の説明

１ 容器本体、２ ＩＣチップ、３ 水晶片、４ コンデンサ、５ バンプ、６ 導電性接着剤、７ 実装電極、８ 金線、９ 金属カバー、１０ ＩＣ端子、１０ａ 電源端子、１０ｂ アース端子、１１ 導電路、１２ 貫通電極。

Claims (5)

1. コンデンサが電気的に接続する少なくとも一対の第１端子を含む複数のＩＣ端子を一主面に有し、水晶振動子とともに発振回路を形成する回路素子を集積化してなる発振器用ＩＣチップにおいて、前記一対の第１端子と貫通電極を経て電気的に接続するとともに、前記コンデンサが直接的に接続される一対の第２端子を他主面に有することを特徴とする発振器用ＩＣチップ。
2. 前記一対の第１端子は電源端子とアース端子であって、前記コンデンサはバイパスコンデンサである請求項１の発振器用ＩＣチップ。
3. 前記ＩＣチップは温度補償機構を有し、前記一対の第1端子は前記温度補償機構からの補償電圧出力端子とアース端子であって、前記コンデンサはローパスフィルタを形成する請求項１の発振器用ＩＣチップ。
4. 前記発振器用ＩＣチップの一主面は内壁に段部を有する凹状とした容器本体の前記凹部底面に固着し、前記容器本体の段部には前記水晶振動子を形成する水晶片の引出電極が延出した外周部を固着した表面実装用の水晶発振器。
5. 前記ＩＣチップの一主面は、両主面に凹部を有する容器本体の一方の凹部底面に固着し、他方の凹部には前記水晶振動子を形成する水晶片の引出電極の延出した外周部を固着した表面実装用の水晶発振器。

Images