JP2017050773A - Surface mounting type crystal oscillation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶デバイスに係り、特に水晶振動子およびこの水晶振動子と共に発振回路を構成するICチップを共通のセラミックス容器に収容してなる表面実装型水晶デバイスに関する。 The present invention relates to a quartz crystal device, and more particularly to a surface mount type quartz crystal device in which an IC chip constituting an oscillation circuit together with the quartz crystal resonator is accommodated in a common ceramic container.
水晶振動子およびこの水晶振動子と共に発振回路を構成するICチップを共通のセラミックス容器に収容してなる表面実装型水晶デバイスとして様々な機能を備えたものが知られている。例えば、表面実装型のVCXO(電圧制御発振器)はセラミックス材で形成して実装面に複数の端子(実装端子)を設けた容器内に水晶振動子とICチップを収容して構成される。水晶振動子の端子とICチップの入出力端子および実装端子に接続する回路端子との間はボンディングワイヤーで接続される。 As a surface-mount type crystal device in which a crystal resonator and an IC chip constituting an oscillation circuit together with the crystal resonator are accommodated in a common ceramic container, those having various functions are known. For example, a surface-mount type VCXO (voltage controlled oscillator) is configured by housing a crystal resonator and an IC chip in a container formed of a ceramic material and provided with a plurality of terminals (mounting terminals) on a mounting surface. The terminals of the crystal unit and the circuit terminals connected to the input / output terminals and the mounting terminals of the IC chip are connected by bonding wires.
図3は、共通のセラミックス容器に水晶振動子とICチップを収容して構成された表面実装型水晶デバイスの従来例を説明する模式図で、同図(a)は容器内部の配置を示す平面図、同図(b)は同図(a)のC−C’線に沿った断面図である。なお、同図(a)では同図(b)に示す凹部開口端面6を封止する蓋体7およびこの蓋体7を固定するための金属リング20は図示を省略してある。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a conventional example of a surface-mount type crystal device constructed by housing a crystal resonator and an IC chip in a common ceramic container. FIG. 3 (a) is a plan view showing the arrangement inside the container. The figure and the figure (b) are sectional drawings which followed the CC 'line of the figure (a). In FIG. 9A, the
この表面実装型水晶デバイス(以下、単に水晶デバイスとも称する)は、セラミックス材で形成した容器本体(所謂、パッケージ)1の凹部2に水晶振動子12とICチップ8を収容して構成されている。この構成例では、ICチップ8は容器本体1の凹部2を形成する底面3に適宜の接着剤で固定されている。水晶振動子12は凹部開口端面6に近い段部(水晶固定段部)5に設けた端子パッド(図示を省略)に導電性接着剤15(15a,15b)で固定されている。
This surface-mounted crystal device (hereinafter also simply referred to as a crystal device) is configured by accommodating a
水晶振動子12は水晶ブランク(水晶薄片)17の表裏(図3(b)に正対して上下の面)に上部励振電極13と下部励振電極14を有している。図3(a)では下部励振電極14の配置を分かりやすくするため、上部励振電極13と同一面に斜線を付して示してある。上部励振電極13と下部励振電極14は水晶薄片17の一方の端部に延びる配線部を有し、上記した導電性接着剤15(15a,15b)で水晶固定段部5に設けた端子パッド(図示せず)に接続されている。
The
水晶固定段部5に設けた電極パッドは該水晶固定段部5の下方に有する配線段部4に形成された配線パターンに接続している。配線段部4にはICチップ8の複数の入出力端子9に対応する複数の回路端子10が形成されている。図3では、ICチップ8の入出力端子9の出力端子9aを回路端子10のうちの出力電極に接続する回路端子10aにボンディングワイヤー11(11a)で接続されている状態を示す。他の入出力端子9と回路端子10も同様のボンディングワイヤー11で接続されている。配線段部4に形成された回路端子10は図示しない配線パターンを通してセラミックスの容器本体1に内装または内壁上に成膜形成されている回路パターンの接続導体を通して実装端子21のうちの接地端子(GND)に接続している。なお、符号16は内部構造を遮蔽する内装接地膜を示し、この内装接地膜16も図示しない配線パターンを通して上記の接地端子に接続している。
The electrode pads provided on the crystal fixed
上記のようにして水晶振動子12とICチップ8が設置された容器本体1の凹部2は、その開口端面6に設けたメタルリング20を介して金属板を好適とする蓋体7で封止されている。
The
図3に示したVCXOに限らず、この種の電子デバイスには、共通のセラミックス容器内に水晶に代表される圧電振動子とICチップを収納した圧電デバイスを上記と同様な構成としたものが多い。この種の電子デバイスに関連する従来技術を開示したものとしては、例えば特許文献1、特許文献2を挙げることができる。
In addition to the VCXO shown in FIG. 3, this type of electronic device includes a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrator represented by quartz and an IC chip are housed in a common ceramic container and having the same configuration as described above. Many. For example,
セラミックス等で形成された容器本体にICチップと水晶振動子を収容した構成において、ICチップ8の出力端子9aにボンディングワイヤー11で接続する回路端子10aのまわりに接地電極が存在しないので、この回路端子10aとICチップ8の出力端子9aを接続するボンディングワイヤー11aの回路に外来ノイズ(輻射ノイズ)が入り込むと、このノイズが発振回路に入り込み、増幅されて発振器出力にスプリアスノイズを重畳する。
In a configuration in which an IC chip and a crystal resonator are accommodated in a container body formed of ceramics or the like, there is no ground electrode around the
本発明の目的は、輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズを防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface-mount type crystal oscillation device that prevents spurious noise to an oscillation circuit output caused by radiation noise.
上記目的は、水晶発振器のICチップの出力端子に接続する複数の回路端子の少なくとも出力端子となる回路端子の両側に接地に接続する導体パターンを設けることによって達成される。
本発明の代表的構成を列挙すると次のとおりである。
(1)本発明に係る表面実装型水晶発振デバイスは、一方の面に表面実装のための複数の実装端子を有し、前記一方の面とは反対の面側に開口した凹部が形成された容器本体と、前記容器本体の前記凹部に収容された水晶振動子およびICチップと、前記容器本体の前記凹部を封止する蓋体とで構成し、
前記水晶振動子は、水晶ブランクの少なくとも有効振動領域の両面に形成された一対の励振電極を備え、
前記ICチップは、前記容器本体の前記凹部の底面に一面が固定され、前記一面の反対面に複数の入出力端子を有し、前記水晶振動子の前記一対の励振電極と共に発振回路を構成する回路素子を集積してなり、
前記容器本体に前記水晶振動子の前記一対の励振電極と前記複数の実装端子に接続する配線パターンが内装されると共に前記凹部の一部に前記配線パターンに接続する複数の回路端子を有し、
前記複数の回路端子の少なくともICチップの出力端子と接続する回路端子の両側に接地に接続する導体パターンを設けた。
(2)前記ICチップと前記水晶振動子を、前記容器本体の前記凹部内で上下に重畳させて配置した。
(3)前記蓋体を金属板とした。
(4)前記容器本体の前記凹部の底面又は底面側内部にベタの接地膜を設けた。
The above object is achieved by providing a conductor pattern connected to the ground on both sides of a circuit terminal serving as an output terminal of at least a plurality of circuit terminals connected to the output terminal of the IC chip of the crystal oscillator.
The typical configurations of the present invention are listed as follows.
(1) A surface-mount type crystal oscillating device according to the present invention has a plurality of mounting terminals for surface mounting on one surface, and a recess opened on the surface opposite to the one surface. A container body, a crystal resonator and an IC chip housed in the recess of the container body, and a lid that seals the recess of the container body,
The crystal resonator includes a pair of excitation electrodes formed on both surfaces of at least an effective vibration region of a crystal blank,
The IC chip has one surface fixed to the bottom surface of the concave portion of the container body, and has a plurality of input / output terminals on the opposite surface of the one surface, and constitutes an oscillation circuit together with the pair of excitation electrodes of the crystal resonator. Integrated circuit elements,
A wiring pattern connected to the pair of excitation electrodes and the plurality of mounting terminals of the crystal resonator is built in the container body, and has a plurality of circuit terminals connected to the wiring pattern in a part of the recess,
Conductor patterns connected to ground are provided on both sides of the circuit terminals connected to at least the output terminals of the IC chip among the plurality of circuit terminals.
(2) The IC chip and the crystal resonator are arranged so as to overlap each other in the concave portion of the container body.
(3) The lid was a metal plate.
(4) A solid ground film is provided on the bottom surface or the bottom surface inside the recess of the container body.
本発明は上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.
水晶発振器のICチップの出力端子に接続する複数の回路端子の少なくとも出力端子となる容器本体に設けられた回路端子の両側に接地に接続する導体パターンを設けたことで、ICチップの出力端子とボンディングワイヤーで該出力端子に接続する外部出力に接続する回路端子まわりに入り込む輻射ノイズを接地に逃がすことができ、水晶発振器の出力にスプリアスノイズが現れることが防止され、安定発振で信頼性が高い表面実装型水晶デバイスを提供することができる。 By providing a conductor pattern to be connected to the ground on both sides of the circuit terminal provided on the container body serving as at least the output terminal of the plurality of circuit terminals connected to the output terminal of the IC chip of the crystal oscillator, the output terminal of the IC chip Radiation noise that enters around the circuit terminal connected to the output terminal connected to the output terminal with a bonding wire can be released to the ground, preventing spurious noise from appearing in the output of the crystal oscillator, and stable oscillation and high reliability A surface-mount type crystal device can be provided.
以下、本発明の実施の形態を実施例の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings of the examples. It should be noted that the scope of the present invention is not limited to these forms unless otherwise specified in the following description.
図1は、本発明に係る表面実装型水晶発振デバイスの実施例1を説明する模式図で、同図(a)は容器内部の配置を示す平面図、同図(b)は同図(a)のB−B’線に沿った断面図である。なお、同図(a)では同図(b)に示す凹部開口端面6を封止する蓋体7およびこの該体を固定するための金属リング20は図示を省略してある。
FIG. 1 is a schematic view for explaining a first embodiment of a surface-mount type crystal oscillation device according to the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view showing the arrangement inside a container, and FIG. It is sectional drawing along the BB 'line | wire of (). In FIG. 6A, the
本発明に係る表面実装型水晶デバイスは、セラミックス材で形成した容器本体(パッケージ)1の凹部2に水晶振動子12とICチップ8を収容して構成される。本実施例では、ICチップ8は容器本体1の凹部2を形成する底面3に適宜の接着剤で固定される。水晶振動子12は凹部開口端面6に近い水晶固定段部5に設けた電極パッド(図示せず)に導電性接着剤15(15a,15b)で固定されている。
The surface-mount type crystal device according to the present invention is configured by accommodating a
水晶振動子12は水晶ブランク(水晶薄片)17の表裏(図1(b)に正対して上下の面)に上部励振電極13と下部励振電極14を有している。図1(a)では下部励振電極14の配置を分かりやすくするため、上部励振電極13と同一面に斜線を付して示してある。上部励振電極13と下部励振電極14は水晶薄片17の一方の端部に延びる配線部を有し、上記した導電性接着剤15(15a,15b)で水晶固定段部5に設けた電極パッドに接続されている。
The
水晶固定段部5に設けた電極パッドは水晶固定段部5の下方(底面3側)に有する配線段部4に形成された配線パターンに接続している。配線段部4は凹部の底面3とすること、あるいは水晶固定段部5としてもよい。配線段部4にはICチップ8の複数の入出力端子9に対応する複数の回路端子10が形成されている。配線段部4に形成された配線パターンは、セラミックスの容器本体に内装または内壁上に成膜形成されている回路パターンの接続導体を通して実装端子21に接続する。
The electrode pads provided on the crystal fixing
ICチップ8の複数の入出力端子9は配線パッド10にボンディングワイヤー11で接続されている。図1では、ICチップ8の複数の入出力端子のうちの出力端子に符号9(図5(b)における出力端子9a)を付してある。この出力端子9aはボンディングワイヤー11aにより対応する回路端子10aに接続している。他の出力端子も同様のボンディングワイヤーで対応する回路端子に接続されている。
A plurality of input / output terminals 9 of the
上記のようにして水晶振動子12とICチップ8が設置された容器本体1の凹部2は、その開口端面6に設けたメタルリング20を介して金属板を好適とする蓋体7で封止される。
The
本実施例では、配線段部4に有する複数の回路端子10のうちの、水晶発振器出力に接続する回路端子10aの両側に導体パターン18を設けた。この導体パターン18は実装端子21のうちの接地端子に接続される。導体パターン18は回路端子10のパターニング時に同時に形成できる。なお、他の回路端子の何れか必要なものにも同様の導体パターンを設けることもできる。たとえば、反転出力を必要とする形式の水晶発振器では、その反転出力端子となる回路端子10bに沿って導体パターンを設ける。
In the present embodiment, the
図2は、図1におけるICチップの入出力端子と配線段部4に有する複数の回路端子10をボンディングワイヤーで接続した部分の要部を説明する模式図で、同図(a)は蓋体側から見た平面図を、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿った断面図を示す。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a main part of a portion in which the input / output terminals of the IC chip in FIG. 1 and a plurality of
図2(a)において、ICチップ8の上面には入出力端子9(9a〜9h)が配置されている。そして、容器本体1の配線段部4には複数の回路端子10(10a〜10h)が形成されている。入出力端子9(9a〜9h)と回路端子10(10a〜10h)はボンディングワイヤー11(11a〜11h)で電気的に接続されている。回路端子10のうちの出力端子10aの両側には導体パターン18が形成されている。この導体パターン18は、図示しない内装回路パターンを介して実装端子のうちの接地端子に接続している。
In FIG. 2A, input / output terminals 9 (9 a to 9 h) are arranged on the upper surface of the
このように、水晶発振器のICチップの出力端子に接続する複数の回路端子の少なくとも出力端子となる容器本体に設けられた回路端子の両側に接地に接続する導体パターンを設けたことで、ICチップの出力端子とボンディングワイヤーで該出力端子に接続する外部出力に接続する回路端子まわりに入り込む輻射ノイズを接地に逃がすことができ、水晶発振器の出力にスプリアスノイズが現れることが防止され、安定発振で信頼性が高い表面実装型水晶デバイスを提供することができる。 Thus, by providing a conductor pattern to be connected to the ground on both sides of the circuit terminal provided on the container body serving as an output terminal of at least the plurality of circuit terminals connected to the output terminal of the IC chip of the crystal oscillator, the IC chip The radiation noise that enters around the circuit terminal connected to the output terminal connected to the output terminal with a bonding wire can be released to the ground, and spurious noise is prevented from appearing in the output of the crystal oscillator, and stable oscillation A highly reliable surface-mount crystal device can be provided.
なお、図1(b)に示したように、容器本体を多層セラミックスシートで構成し、その実装側内部にベタの導体膜16を設けることもできる。単層のセラミックシートであれば、凹部2の底面に同様の導体のべた膜を形成してもよい。こうすることで、容器本体1の内部への輻射ノイズの入り込みをさらに抑制することができる。
In addition, as shown in FIG.1 (b), a container main body can be comprised with a multilayer ceramic sheet, and the
本実施例によれば、出力端子に入り込む輻射ノイズに起因する発振回路出力へのスプリアスノイズの混入を防止した表面実装型水晶発振デバイスを提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide a surface-mount type crystal oscillation device that prevents spurious noise from being mixed into the oscillation circuit output caused by radiation noise entering the output terminal.
本発明は上記したVCXOを例とした実施例に限るものではなく、水晶振動子などの圧電振動子を用いたもので、外来ノイズが原因で発振周波数などの動作条件が変動する電子デバイスに広く適用できる。また、水晶振動子に上記した実施例に示された水晶薄片を用いたものに限らず、水晶板をエッチング加工して形成した、所謂メサ型の振動子を用いたものにも本発明が適用できることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described example of the VCXO, but uses a piezoelectric vibrator such as a crystal vibrator, and is widely applied to electronic devices in which operating conditions such as oscillation frequency fluctuate due to external noise. Applicable. Further, the present invention is not limited to the crystal resonator using the crystal flakes shown in the above-described embodiments, but also applies to a so-called mesa resonator formed by etching a crystal plate. Needless to say, you can.
1・・・容器本体
2・・・凹部
3・・・底面
4・・・配線段部
5・・・水晶固定段部
6・・・凹部開口端面
7・・・蓋体
8・・・ICチップ
9・・・入出力端子
10・・・回路端子
11・・・ボンディングワイヤー
12・・・水晶振動子
13・・・上側励振電極
14・・・下側励振電極
15(15a,15b)・・・導電性接着剤
16・・・内装接地膜
17・・・水晶ブランク
18・・・導体パターン
20・・・メタルリング
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記水晶振動子は、水晶ブランクの少なくとも有効振動領域の両面に形成された一対の励振電極を備え、
前記ICチップは、前記容器本体の前記凹部の底面に一面が固定され、前記一面の反対面に複数の入出力端子を有し、前記水晶振動子の前記一対の励振電極と共に発振回路を構成する回路素子を集積してなり、
前記容器本体に前記水晶振動子の前記一対の励振電極と前記複数の実装端子に接続する配線パターンが内装されると共に前記凹部の一部に前記配線パターンに接続する複数の回路端子を有し、
前記複数の回路端子の少なくとも前記ICチップの出力端子と接続する回路端子の両側に接地に接続する導体パターンを設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振デバイス。 A container body having a plurality of mounting terminals for surface mounting on one surface and having a recess opened on the surface opposite to the one surface, and a crystal housed in the recess of the container body A vibrator and an IC chip, and a lid that seals the concave portion of the container body,
The crystal resonator includes a pair of excitation electrodes formed on both surfaces of at least an effective vibration region of a crystal blank,
The IC chip has one surface fixed to the bottom surface of the concave portion of the container body, and has a plurality of input / output terminals on the opposite surface of the one surface, and constitutes an oscillation circuit together with the pair of excitation electrodes of the crystal resonator. Integrated circuit elements,
A wiring pattern connected to the pair of excitation electrodes and the plurality of mounting terminals of the crystal resonator is built in the container body, and has a plurality of circuit terminals connected to the wiring pattern in a part of the recess,
A surface-mount type crystal oscillation device, wherein a conductor pattern connected to ground is provided on both sides of a circuit terminal connected to at least an output terminal of the IC chip among the plurality of circuit terminals.
前記ICチップと前記水晶振動子を、前記容器本体の前記凹部内で上下に重畳させて配置したことを特徴とする表面実装型水晶発振デバイス。 In claim 1,
A surface-mount type crystal oscillation device, wherein the IC chip and the crystal resonator are arranged so as to overlap each other in the concave portion of the container body.
前記蓋体を金属板としたことを特徴とする表面実装型水晶発振デバイス。 In claim 1 or 2,
A surface-mount type crystal oscillation device, wherein the lid is a metal plate.
前記容器本体の前記凹部の底面又は底面側内部にベタの接地導体膜を設けたことを特徴とする表面実装型水晶発振デバイス。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A surface-mount type crystal oscillation device, characterized in that a solid grounding conductor film is provided on the bottom surface or inside of the bottom surface of the recess of the container body.
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