JP2012090203A5

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Publication number: JP2012090203A5
Application number: JP2010237151A
Authority: JP
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2013-12-05

Description

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
第１の形態の圧電発振器は、圧電振動片と、前記圧電振動片を発振させるための発振回路を含む半導体回路素子と、前記圧電振動片及び前記半導体回路素子が電気的に接続される回路パターンを含む回路基板と、を有する圧電発振器であって、前記回路パターンは、前記圧電振動片に直列に接続されるインダクタ回路パターンを含み、前記回路基板の表面に、前記インダクタ回路パターンの始端および終端の少なくとも一方と、前記始端と終端との間と、を含む前記インダクタ回路パターンの異なる領域から電気的に引き出されている複数のボンディングパッドを備え、前記半導体回路素子と前記複数のボンディングパッドの少なくとも１つとが電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、複数のボンディングパッドのうち、例えば、ワイヤーボンディングを用いて半導体回路素子と電気的に接続するボンディングパッドを選択することにより、圧電振動片に直列に接続されるインダクタ回路パターンの長さを変えてインダクタ値を調整し、圧電発振器の周波数可変量を調整することができる。したがって、インダクタ素子を接合したり、レーザー照射などの製造工程及び設備を増設させたりする必要がなくなり、比較的容易に、所望の周波数可変量に調整された圧電発振器を提供することができる。
第２の形態の圧電発振器は、第１の形態に記載の圧電発振器において、前記回路基板が複数の層を有する積層回路基板であり、前記積層回路基板の層間に前記インダクタ回路パターンが形成され、前記インダクタ回路パターンと前記ボンディングパッドとがスルーホールまたはビアホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、インダクタ回路パターンが回路基板の表面から絶縁されるとともに、圧電振動片及び半導体回路素子とインダクタ回路パターンとを、絶縁された状態で縦配置することができるので、小型で信頼性の高い圧電発振器を提供することができる。
第３の形態の圧電発振器は、第２の形態に記載の圧電発振器において、前記インダクタ回路パターンが、前記積層回路基板の複数の層間に形成されていることを特徴とする。
この構成には、複数の層間に形成したインダクタ回路パターンが直列に接続された構成と、各層間に独立したインダクタ回路パターンを形成し、各々を基板の表面に設けられたボンディングパッドに引き出す構成と、を含む。
このような構成によれば、インダクタ回路パターンの長さや形状の自由度が向上するので、圧電発振器の周波数可変範囲の調整幅を広くしたり、精度の高い調整を行ったりすることが可能になる。
第４の形態の圧電発振器は、第２の形態に記載の圧電発振器において、前記インダクタ回路パターンが、前記積層回路基板の一つの層間に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、簡便な製造工程で製造された積層回路基板を用いて、比較的容易に、所望の周波数可変量に調整された圧電発振器を提供することができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A piezoelectric oscillator according to a first aspect includes a piezoelectric vibrating piece, a semiconductor circuit element including an oscillation circuit for causing the piezoelectric vibrating piece to oscillate, and a circuit pattern in which the piezoelectric vibrating piece and the semiconductor circuit element are electrically connected. The circuit board includes an inductor circuit pattern connected in series to the piezoelectric vibrating piece, and a starting end and a terminal end of the inductor circuit pattern are formed on a surface of the circuit board. A plurality of bonding pads electrically drawn from different regions of the inductor circuit pattern including at least one of the first end and the end and the end, and at least one of the semiconductor circuit element and the plurality of bonding pads. One of them is electrically connected.
According to this configuration, for example, by selecting a bonding pad that is electrically connected to the semiconductor circuit element by using wire bonding among the plurality of bonding pads, the inductor circuit pattern connected in series to the piezoelectric vibrating piece By changing the length and adjusting the inductor value, the frequency variable amount of the piezoelectric oscillator can be adjusted. Therefore, it is not necessary to join an inductor element or increase the number of manufacturing processes and facilities such as laser irradiation, and a piezoelectric oscillator adjusted to a desired variable frequency can be provided relatively easily.
A piezoelectric oscillator according to a second aspect is a multilayer circuit board according to the first aspect, wherein the circuit board has a plurality of layers, and the inductor circuit pattern is formed between layers of the multilayer circuit board, The inductor circuit pattern and the bonding pad are electrically connected through a through hole or a via hole.
According to this configuration, the inductor circuit pattern is insulated from the surface of the circuit board, and the piezoelectric vibrating piece, the semiconductor circuit element, and the inductor circuit pattern can be vertically arranged in an insulated state. A high-performance piezoelectric oscillator can be provided.
A piezoelectric oscillator according to a third aspect is the piezoelectric oscillator according to the second aspect, wherein the inductor circuit pattern is formed between a plurality of layers of the multilayer circuit board.
In this configuration, an inductor circuit pattern formed between a plurality of layers is connected in series, an independent inductor circuit pattern is formed between each layer, and each is drawn out to a bonding pad provided on the surface of the substrate; ,including.
According to such a configuration, the length of the inductor circuit pattern and the degree of freedom of the shape are improved, so that it is possible to widen the adjustment range of the frequency variable range of the piezoelectric oscillator and perform highly accurate adjustment. .
A piezoelectric oscillator according to a fourth aspect is the piezoelectric oscillator according to the second aspect, wherein the inductor circuit pattern is formed between one layer of the multilayer circuit board.
According to this configuration, it is possible to provide a piezoelectric oscillator that is relatively easily adjusted to a desired variable frequency using a laminated circuit board manufactured by a simple manufacturing process.

次に、上記電圧制御型水晶発振器１０の回路構成について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の電圧制御型水晶発振器１０の回路構成の一例を、図６の回路図、及び、上記背景技術の説明で参照した図７を用いて説明することができる。即ち、電圧制御型水晶発振器１０は、図６の回路図に示すように、Ｖｃで表す制御電圧入力端子から周波数出力部の間に、制御電圧印加用抵抗Ｒd、バリキャップダイオードなどの可変容量ダイオードＤ1，Ｄ2、水晶振動子Ｘ1（水晶振動片１）、コンデンサーＣa，Ｃb、増幅器Ａ1、及び、インダクタンス、謂コイル（伸長コイル）Ｌを有している。ここで、可変容量ダイオードＤ1は、印加する逆電圧に応じて容量値が変化するダーオードである。したがって、可変容量ダイオードＤ1を発振ループ中に挿入し、その印加電圧を変化させることによって発振周波数を制御することができる。このとき、回路の負荷容量の値が大きいほど、周波数可変感度が大きくなる。
Next, the circuit configuration of the voltage controlled crystal oscillator 10 will be described with reference to the drawings.
An example of the circuit configuration of the voltage controlled crystal oscillator 10 of the present embodiment can be described with reference to the circuit diagram of FIG. 6 and FIG. 7 referred to in the description of the background art. That is, as shown in the circuit diagram of FIG. 6, the voltage controlled crystal oscillator 10 includes a variable voltage diode such as a control voltage application resistor Rd and a varicap diode between a control voltage input terminal represented by Vc and a frequency output unit. D1, D2, crystal resonator X1 (crystal resonator element 1), capacitors Ca, Cb, amplifier A1, and inductance, so-called coil (extension coil) L. Here, the variable capacitance diode D1 is a diode whose capacitance value changes in accordance with the applied reverse voltage. Therefore, the oscillation frequency can be controlled by inserting the variable capacitance diode D1 into the oscillation loop and changing the applied voltage. At this time, the greater the load capacitance value of the circuit, the greater the frequency variable sensitivity.

ここで、水晶振動子Ｘ1の一般的な等価回路は図７のように表され、図中、Ｌ1は等価直列インダクタンス、Ｃ1は等価直列容量、Ｒ1は等価直列抵抗、Ｃ0は並列容量である。水晶振動子Ｘ1からみた増幅器Ａ1を含む回路側の負荷容量（合成容量）をＣLとし、容量比をγ（Ｃ0／Ｃ1）とすると、この負荷容量ＣLによる共振周波数ｆ0の変化量Δｆ／ｆ0は、周知の次式で表される。
Δｆ／ｆ0＝Ｃ0／（２γ（Ｃ0＋ＣL））
したがって、図６に示すように、水晶振動子Ｘ1にインダクタンスＬを直列に接続すると、インダクタンスＬを挿入しないときの負荷容量Ｃ、インダクタンスＬを挿入したときの負荷容量ＣL、発振角周波数ωとすると、ＣL＝（１／（１−ω2ＬＣ））の関係となり、インダクタンスＬを挿入することにより、周波数可変感度を大きくすることができる。
Here, a general equivalent circuit of the crystal unit X1 is represented as shown in FIG. 7, in which L1 is an equivalent series inductance, C1 is an equivalent series capacitance, R1 is an equivalent series resistance, and C0 is a parallel capacitance. Assuming that the load capacitance (combined capacitance) on the circuit side including the amplifier A1 viewed from the crystal resonator X1 is CL and the capacitance ratio is γ (C0 / C1), the change amount Δf / f0 of the resonance frequency f0 due to this load capacitance CL is Is represented by the following well-known formula.
Δf / f0 = C0 / (2γ (C0 + CL))
Accordingly, as shown in FIG. 6, connecting the inductance L in series with the crystal resonator X1, the load capacitance C when not inserted inductance L, the load capacitance CL was measured with the inductance L, if the oscillation angular frequency ω CL = (1 / (1-ω2LC)), and by inserting the inductance L , the frequency variable sensitivity can be increased.

図６に示す本実施形態の電圧制御型水晶発振器１０の回路において、インダクタンスＬは、上記の図２〜図５を用いて説明したインダクタ回路パターン５０、及び、そのインダクタ回路パターン５０の始端から終端の間に設けられた複数の第１引出端子５１ａ〜５１ｄから引き出されたボンディングパッド５６ａ〜５６ｄを用いている。即ち、図６のインダクタンスＬの始端（ｄ側）から終端（ａ側）の間のｄ、ｃ、ｂ、ａは、それぞれボンディングパッド５６ｄ、５６ｃ、５６ｂ、５６ａに相当する。そして、ボンディングパッド５６ａ〜５６ｄ（図中ａ〜ｄ）のうち、ボンディングパッド５６ｂ，５６ｃ，５６ｄのいずれかと、ＩＣチップ４０の水晶振動子Ｘ1との接続に供する電極パッド４５とがボンディングワイヤー３７により接続され、インダクタンスＬの終端ａ（ボンディングパッド５６ａ）が水晶振動子Ｘ1に接続される。このように、ＩＣチップ４０と接続するボンディングパッド５６ｂ〜５６ｄを変えることにより、インダクタンスＬの長さが変わり、これに伴ってインダクタンス値を変えることができる。
In the circuit of the voltage controlled crystal oscillator 10 of the present embodiment shown in FIG. 6, the inductance L includes the inductor circuit pattern 50 described with reference to FIGS. Bonding pads 56a to 56d led out from a plurality of first lead terminals 51a to 51d provided between the two are used. That is, d, c, b, and a between the starting end (d side) and the terminating end (a side) of the inductance L in FIG. 6 correspond to bonding pads 56d, 56c, 56b, and 56a, respectively. Of the bonding pads 56a to 56d (a to d in the figure), any one of the bonding pads 56b, 56c and 56d and the electrode pad 45 used for connection to the crystal resonator X1 of the IC chip 40 are connected by the bonding wire 37. The terminal a (bonding pad 56a) of the inductance L is connected to the crystal resonator X1. Thus, by changing the bonding pads 56b to 56d connected to the IC chip 40, the length of the inductance L is changed, and the inductance value can be changed accordingly.

Claims

A piezoelectric vibrating piece;
A semiconductor circuit element including an oscillation circuit for oscillating the piezoelectric vibrating piece;
A circuit board including a circuit pattern to which the piezoelectric vibrating piece and the semiconductor circuit element are electrically connected,
The circuit pattern includes an inductor circuit pattern connected in series to the piezoelectric vibrating piece,
On the surface of the circuit board, wherein at least one of the start and end of the inductor circuit pattern, a plurality of bonding pads are electrically led out from different regions of the inductor circuit pattern including a between the between the beginning and end With
Piezoelectric oscillator, characterized in that at least one bets are electrically connected to the semiconductor circuit element and the plurality of bonding pads.

The piezoelectric oscillator according to claim 1,
The circuit board is a multilayer circuit board having a plurality of layers, the inductor circuit pattern is formed between the layers of the multilayer circuit board, and the inductor circuit pattern and the bonding pad are electrically connected through a through hole or a via hole. A piezoelectric oscillator characterized by being connected.

The piezoelectric oscillator according to claim 2,
The piezoelectric oscillator, wherein the inductor circuit pattern is formed between a plurality of layers of the multilayer circuit board.

The piezoelectric oscillator according to claim 2,
The piezoelectric oscillator, wherein the inductor circuit pattern is formed between one layer of the multilayer circuit board.