JP2017069647A - コイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法において、コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることを目的とする。【解決手段】水晶基板と、前記水晶基板の両面に設けられた一対の励振電極と、前記一対の励振電極のうち少なくとも一方の励振電極の周りに設けられたコイルパターンとを備えるように構成する。【選択図】図７

Description

本発明は、コイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法に関する。

例えば、３倍（３ｒｄ）オーバートーン発振回路などの発振回路や、可変電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）などの発振器で用いる水晶振動子には、周波数可変幅を確保するために、一般的に「伸張コイル」と呼ばれるコイル（または、インダクタ）が直列接続される。コイルは、ディスクリートな部品であり、サイズがコイルに求められるインダクタンス値により概ね決まるため、発振回路及び発振器全体の小型化の妨げとなる。

図１は、発振器の一例を示す回路図である。図１に示す発振器は、発振回路の一例である３ｒｄオーバートーン発振回路、水晶振動子２、及び伸張コイル３を有する。３ｒｄオーバートーン発振回路は、図１に示す如く接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ３、インダクタＬ１、コンデンサＣ１〜Ｃ６、可変コンデンサＣ７、及びトランジスタＴｒを有する。端子４には電源電圧が印加され、発振器１の出力信号は端子５から出力される。伸張コイル３のインダクタンス値は、例えば数μＨ程度である。

図２は、従来の水晶振動子の一例を示す図である。図２中、（ａ）は水晶振動子２００の平面図、（ｂ）は水晶振動子２００の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は水晶振動子２００の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。図２において、水晶振動子２００は、例えばセラミックなどで形成されたパッケージ２１、一対の励振電極２２、水晶基板２３、導電性接着剤２４、４つの電極２５−１〜２５−４、及び配線２６−１，２６−２を有する。一対の励振電極２２は、水晶基板２３を挟むように水晶基板２３の両面に設けられており、例えば下側の励振電極２２は、導電性接着剤２４により配線２６−１を介して電極２５−１と電気的に接続されている。図２中、電気的な接続を理解し易くするために、（ｂ）の断面図では本来見えない配線２６−１及び電極２５−１（及び電極２５−２）を便宜上破線で示す。一方、上側の励振電極２２は、導電性接着剤２４により配線２６−２を介して電極２５−２と電気的に接続されている。図２中、電気的な接続を理解し易くするために、（ｃ）の断面図では本来見えない配線２６−２及び電極２５−２（及び電極２５−１）を便宜上破線で示す。配線２６−１は、パッケージ２１を貫通して電極２５−１に接続するビアを含む。同様に、配線２６−２は、パッケージ２１を貫通して電極２５−２に接続するビアを含む。この例では、電極２５−３，２５−４は、励振電極２２とは電気的に接続されておらず、例えばパッケージ２１を設置する際のパッドとして使用可能であるが、励振電極２２と電気的に接続されていても良い。

図２中、（ａ）に示すようにパッケージ２１の平面図上のパッケージサイズは、例えば３．２ｍｍ×２．５ｍｍであり、（ｂ），（ｃ）に示すようにパッケージ２１の側面図上の高さは、例えば０．５ｍｍ〜０．７ｍｍである。一方、上記の如く数μＨ程度のインダクタンス値を有する伸張コイル３にディスクリートな部品であるチップコイルを用いる場合、チップコイルのサイズは例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍであり、図２に示す如き水晶振動子２００に接続した場合、図１中破線で囲んで示す部分のサイズが比較的大きくなり、発振器１を小型化することは難しい。

そこで、水晶振動子に対してディスクリートな部品ではない伸張コイルを用いることが考えられる。しかし、上記の如きチップコイルをパッケージ内で水晶振動子の横に設けた場合、パッケージの占有面積が増大してしまい、発振器を小型化することは難しい。一方、パッケージ内で水晶振動子の上側または下側にチップコイルを設けた場合、水晶振動子の横に設けた場合と比較するとチップコイルに相当する実装面積は縮小できるものの、パッケージの高さが増大してしまい、発振器を小型化することは難しい。また、チップコイルを薄くした場合には、伸張コイルに求められる例えば数μＨ程度のインダクタンス値を得ることは難しい。

このように、伸張コイルを内蔵するコイル内蔵水晶振動子は、伸張コイルのサイズが伸張コイルに求められるインダクタンス値により概ね決まるため、小型化することが難しい。

特開２０１４−２３０１５号公報 特開２０１３−２５８５７１号公報 特開平２−２２６９０５号公報

コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることは難しい。

そこで、本発明は、コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることができるコイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、水晶基板と、前記水晶基板の両面に設けられた一対の励振電極と、前記一対の励振電極のうち少なくとも一方の励振電極の周りに設けられたコイルパターンとを備えたコイル内蔵水晶振動子が提供される。

一態様によれば、コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることができる。

発振器の一例を示す回路図である。 従来の水晶振動子の一例を示す図である。 水晶振動子の第１の比較例を示す図である。 水晶振動子の第２の比較例を示す図である。 水晶振動子の第３の比較例を示す図である。 水晶振動子の第４の比較例を示す図である。 第１実施例における水晶振動子を示す図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。 第２実施例における水晶振動子を示す図である。 第３実施例における水晶振動子を示す図である。 第３実施例における水晶振動子がパッケージに収納された状態を示す図である。 水晶振動子の等価回路のイメージを示す図である。 第４実施例における発振器を示す図である。 従来例と、第１乃至第４の比較例と、第１乃至第４実施例の実装面積、インダクタンス値、及び製造コストの評価結果を示す図である。

一態様では、水晶基板の少なくとも片面に、励振電極の周りに設けられたコイルパターンを有する。

以下に、開示のコイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法の各実施例を図面と共に説明する。各図において、各部は模式的に示されており、各部の大きさ（長さ、幅、厚さ）は同じ縮尺で示されたものではない。

先ず、水晶振動子に対してディスクリート部品である伸張コイルを使用しない、コイル内蔵水晶振動子の比較例について説明する。

図３は、水晶振動子の第１の比較例を示す図である。図３中、図２と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図３中、（ａ）は水晶振動子２０１の平面図、（ｂ）は水晶振動子２０１の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は水晶振動子２０１の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。

第１の比較例では、単純にチップコイル３０１を水晶振動子２０１のパッケージ２１内の配線２６−２上に設けている。しかし、数μＨ程度のインダクタンス値を有するチップコイル３０１のサイズは、上記の如く例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍである。このため、パッケージ２１のパッケージサイズは、例えば５ｍｍ〜６ｍｍ×２．５ｍｍ×１ｍｍ程度となり、発振器を小型化することは難しい。

図４は、水晶振動子の第２の比較例を示す図である。図４中、図２と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図４中、（ａ）は水晶振動子２０２の平面図、（ｂ）は水晶振動子２０２の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は水晶振動子２０２の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。

第２の比較例では、パッケージ２１内の水晶振動子２０２の下側の配線２６−２上に積層コイル３０２を設けている。この場合、コイルに相当する実装面積は小さくなるものの、パッケージ２１の高さが１．５ｍｍ程度と大きくなり、発振器を小型化することは難しい。また、水晶振動子２０２が形成されるパッケージ２１の上側部分では層数が少なく一層の厚みが大きいのに対し、積層コイル３０２が形成されるパッケージ２１の下側部分では層数が多く一層の厚みが小さい。このため、パッケージ２１の上側部分と下側部分とでは、製造プロセスが異なるため製造コストが増加する。

図５は、水晶振動子の第３の比較例を示す図である。図５中、図２と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図５中、（ａ）は水晶振動子２０３の平面図、（ｂ）は水晶振動子２０３の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は水晶振動子２０３の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。なお、図５中、（ａ）の左上に示す水晶基板２３と一対の励振電極２２は、二点鎖線で示す位置に配置される。

第３の比較例では、水晶振動子２０３が設けられるパッケージ２１内の空間において、水晶振動子２０３と対向するパッケージ２１の面に、インダクタンス成分を有するパターン３０３が形成されている。水晶基板２３を挟む一対の励振電極２２は、上記空間において側面図中パターン３０３の上方に配置されている。パターン３０３の端部３０３Ａは上側の励振電極２２と電気的に接続され、パターン３０３の中央部３０３Ｂはワイヤボンディング３０５により配線２６−２を介して電極２５−２に電気的に接続されている。しかし、一般的にセラミックなどで形成されたパッケージ２１内においてパッケージ２１の面に形成可能なパターン３０３の幅は例えば１００μｍ前後であり、数μＨ程度のインダクタンス値を得るためには１２０ｍｍ前後の線路長が必要となることから、発振器を小型化することは難しい。また、ワイヤボンディング３０５を用いるため、製造コストが増加する。

一方、数μＨ程度のインダクタンス値を得るために、例えば１μｍ幅のパターン３０３を形成することが考えられる。この場合、パッケージ２１の完成後にパッケージ２１内部を研磨により平坦化し、フォトリソグラフィ技術によりパターン３０３を形成する方法などが考えられるが、パッケージ２１内部で平坦化のための研磨を行うことは難しい。さらに、パターン３０３は微細化のため薄膜であるのに対し、パッケージ２１の底面の電極２１−１，２１−２などは半田を用いる際の耐熱のため厚膜である。このため、微細化した薄膜のパターン３０３を形成できたとしても、パッケージ２１の内部と底面部分とでは異なる製造プロセスを用いる必要が生じるため、製造コストが増加する。また、パッケージ２１の底面に薄膜のパターン３０３と厚膜の電極２１−１，２１−２などとを共存させることは、製造プロセス上難しい。

図６は、水晶振動子の第４の比較例を示す図である。図６中、図２と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図６中、（ａ）は水晶振動子２０４の上面図、（ｂ）は水晶振動子２０４の底面図、（ｃ）は水晶振動子２０４の分解斜視図を示し、パッケージや電極などの図示は省略する。

第４の比較例では、図６中、（ａ），（ｃ）に示すように、水晶基板２３の上側の励振電極２２の隣には、渦巻状のコイル４０３と引出パッド４０４とが配置され、上側の励振電極２２と電気的に接続されている。また、図６中、（ｂ），（ｃ）に示すように、水晶基板２３の下側の励振電極２２には引出パッド４０４が電気的に接続されている。このような構成は、例えば特許文献１にて提案されているが、外部との接続にはワイヤボンディングまたは絶縁膜を介在した配線が必要となる。渦巻状のコイル４０３のインダクタンス値は、フォトリソグラフィ技術により制御可能であるが、引出パッド４０４は、ワイヤボンディング４０５などにより外部と接続するため、製造コストが増加する。また、ワイヤボンディング４０５を用いる代わりに、引出パッド４０４を導電性接着剤によりリード電極に電気的に接続する場合、引出パッド４０４のサイズに合わせて導電性接着剤の量を制御する必要があり、製造プロセスが複雑化する。また、導電性接着剤の量の制御を容易にするために引出パッド４０４のサイズを大きくすると、渦巻状のコイル４０３で数μＨ程度のインダクタンス値を得ることが難しくなる。

そこで、上記第１乃至第４の比較例に対し、以下に説明する実施例では、水晶基板の少なくとも片面に、励振電極の周りに設けられたコイルを有する。つまり、励振電極の周りにコイルのパターンを設けることで、水晶振動子の励振電極にインダクタンス成分を付加する。

図７は、第１実施例における水晶振動子を示す図である。図７中、図２と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図７中、（ａ）はコイル内蔵振動子の一例である水晶振動子３１の上面図、（ｂ）は水晶振動子３１の底面図、（ｃ）は水晶振動子３１の分解斜視図を示し、パッケージや電極などの図示は省略する。

第１実施例では、図７中、（ａ），（ｃ）に示すように、水晶基板２３の上側の励振電極２２は、伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加されるように、励振電極に相当する矩形パターン（以下、「励振電極パターン」とも言う）２２Ａと、コイルに相当し励振電極パターン２２Ａの周りに設けられた矩形渦巻状のパターン（以下、「コイルパターン」とも言う）２２Ｂとを含む。コイルパターン２２Ｂは、励振電極パターン２２Ａを囲むように配置されている。コイルパターン２２Ｂの端部の引出パッド２２６−２は導電性接着剤２４（図示せず）により配線２６−２（図示せず）を介して電極２５−２（図示せず）と電気的に接続されている。一方、図７中、（ｂ），（ｃ）に示すように、水晶基板２３の下側の励振電極２２の引出パッド２２６−１は、導電性接着剤２４（図示せず）により配線２６−１（図示せず）を介して電極２５−１（図示せず）と電気的に接続されている。なお、伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加された上側の励振電極２２と、下側の励振電極２２とを入れ替えても良い。

本実施例では、コイルパターン２２Ｂの形状は、矩形の励振電極パターン２２Ａに合わせて矩形渦巻状である。しかし、励振電極パターン２２Ａ及びコイルパターン２２Ｂの形状は、特に限定されない。コイルパターン２２Ｂの形状は、励振電極パターン２２Ａの形状に合わせて、上側の励振電極２２に伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加するパターンであれば、形状は特に限定されない。例えば、コイルパターン２２Ｂは、円形、楕円形、多角形などの励振電極パターン２２Ａの形状に合わせて、円形、楕円形、多角形などの渦巻状のパターンであっても良い。

また、励振電極２２の膜構成は、磁性材を含む電極材または磁性材そのもので電極材を形成した膜構成、或いは、直接電極材にはなり得ないがインダクタンス成分を補強するような磁性材を含む膜構成など、水晶振動子３１に接続される伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加する構成であれば特に限定されない。

水晶振動子に用いられる水晶基板の基板面は、平坦度が高く、励振電極は例えばフォトリソグラフィ技術により基板面に形成可能である。このため、励振電極パターン２２Ａの形成と同時に、上側の励振電極２２にインダクタンス成分を付加するコイルパターン２２Ｂを形成可能である。つまり、コイルパターン２２Ｂは、励振電極パターン２２Ａの形成時に励振電極２２の一部として形成可能である。また、例えばフォトリソグラフィ技術を用いることで、後述するように、例えば数μＨ程度のインダクタンス値を有するコイルパターン２２Ｂを形成可能である。なお、励振電極パターン２２Ａ及びコイルパターン２２Ｂの形成方法は、フォトリソグラフィ技術に限定されず、電子ビーム露光技術を含む荷電粒子ビーム露光技術などを用いても良いことは言うまでもない。

本実施例では、少なくとも一方の励振電極の励振電極パターンの周りに、この励振電極パターンを囲むように伸張コイルに相当するコイルパターンが設けられているため、この励振電極からパッケージに設けられた電極までの接続が、これらの励振電極パターンとコイルパターンと交差することはないので、ワイヤボンディングや絶縁膜を介在した配線は不要である。このため、例えば図２に示す如き従来の水晶振動子２００の製造プロセスと同様の製造プロセスを用いてコイル内蔵振動子を製造でき、製造コストの増加を抑えることができる。

次に、コイル内蔵振動子の製造方法の一例を、図８乃至図１５と共に説明する。図８乃至図１５は、コイル内蔵振動子の製造方法の一例を説明する図である。図８乃至図１４中、（ａ）は平面図、（ｂ）は透過側面図を示す。説明の便宜上、この例ではフォトリソグラフィ技術を用いて図７に示すコイル内蔵水晶振動子３１を製造するものとする。

先ず、図８に示すように、発振周波数に応じた厚みに研磨された水晶基板２３を用意する。次に、図９に示すように、水晶基板２３の両面に、励振電極パターン２２Ａ及び／またはコイルパターン２２Ｂとなる電極膜２２１を形成する。電極膜２２１に用いる導電材料は、例えば金、銀、アルミニウムなどであり、密着強度を増すためにニクロム、白金などの薄膜を導電材料と水晶基板２３との間に介在させても良い。次に、図１０に示すように、各電極膜２２１上にレジスト２２２を形成する。

次に、図１１に示すように、上側の励振電極パターン２２Ａ及びコイルパターン２２Ｂに対応するパターンＰ１を複数個有するマスク２２３を上側のレジスト２２２上に配置し、下側の励振電極２２に対応するパターンを複数個有するマスク２２３を下側のレジスト２２２下に配置し、各マスク２２３を透過した光で各レジスト２２２を露光する。上側のレジスト２２２上に配置されるマスク２２３のパターンＰ１は、上側の励振電極２２に伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加するための形状を有する。一方、下側のレジスト２２２下に配置されるマスク２２３のパターンは、下側の励振電極２２を形成するための形状を有する。

次に、図１２に示すように、露光された各レジスト２２２のパターンを現像する。また、図１３に示すように、現像された各レジスト２２２のパターンをマスクにして各電極膜２２１をエッチングしてパターニングすることで、上側の電極膜２２１は上側の励振電極２２の励振電極パターン２２Ａ及びコイルパターン２２Ｂに形成され、下側の電極膜２２１は下側の励振電極２２のパターンに形成される。さらに、図１４に示すように、各レジスト２２２を除去した後、図１５に示すように、水晶基板２３と、一方の励振電極２２が１個の励振電極パターン２２Ａと１個のコイルパターン２２Ｂを有する一対の励振電極２２とを含む積層体の単位に切断して、コイル内蔵水晶振動子３１のチップを複数形成する。なお、パッケージの図示は省略するが、コイル内蔵水晶振動子３１は、周知の方法で図２に示すパッケージ２１と同様のパッケージ内に収納して封止しても良い。

なお、後述する第２実施例のように上側の励振電極のパターンと下側の励振電極のパターンの両方にインダクタンス成分を付加する場合には、図１１乃至図１３のプロセスにおいて上側の電極膜２２１に対して行うプロセスと同じプロセスを、下側の電極膜２２１に対して行えば良い。

ここで、一般的なフォトリソグラフィ技術により、例えば数μＨのインダクタンス値を有するパターンの励振電極２２Ａを形成可能か否かについて検証する。一般的なストリップラインによるインダクタンス値は、パターンの長さをＬ（ｍｍ）、幅をＷ（ｍｍ）、厚みをＨ（ｍｍ）とした場合、次式で表される。

０．０００２Ｌ[ｌｎ｛２Ｌ／（Ｗ＋Ｈ）｝＋０．２２３５｛（Ｗ＋Ｈ）／Ｌ｝＋０．５]（μＨ）
例えばＷ＝１μｍの場合（ストリップラインの間隔も１μｍ）、一辺が５ｍｍの矩形渦巻状に形成すると、長さＬが約１２０ｍｍ程度となる。パターンの厚みＨが１０００Åであれば、インダクタンス値は上記の式から約３μＨとなり、例えば数μＨのインダクタンス値を有するコイルパターン２２Ｂを励振電極パターン２２Ａの周りに形成可能であることが確認できた。

図１６は、第２実施例における水晶振動子を示す図である。図１６中、図７と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図１６中、（ａ）はコイル内蔵振動子の一例である水晶振動子３２の上面図、（ｂ）は水晶振動子３２の底面図、（ｃ）は水晶振動子３２の分解斜視図を示し、パッケージや電極などの図示は省略する。

第２実施例では、水晶基板２３の上側の励振電極２２は、伸張コイルに相当するインダクタンス成分が付加されるように、矩形の励振電極パターン２２Ａと、励振電極パターン２２Ａの周りに設けられた矩形渦巻状のコイルパターン２２Ｂとを含む。また、水晶基板２３の下側の励振電極２２は、伸張コイルに相当するインダクタンス成分が付加されるように、矩形の励振電極パターン２２Ａと、励振電極パターン２２Ａの周りに設けられた矩形渦巻状のコイルパターン２２Ｂとを含む。各励振電極２２において、コイルパターン２２Ｂは、励振電極パターン２２Ａを囲むように配置されている。

このように、両方の励振電極２２が伸張コイルに相当するインダクタンス成分を付加されることで、より大きなインダクタンス成分を付加することができる。なお、各コイルパターン２２Ｂは、上記第１実施例の場合と同様に、矩形螺旋状に限定されない。また、上側と下側のコイルパターン２２Ｂは、同じであっても、互いに異なるパターンであっても良い。なお、上側と下側のコイルパターン２２Ｂがいずれも渦巻状パターンを有する場合は、互いのインダクタンス成分が相殺されないように渦巻方向を決めれば良い。コイルパターン２２Ｂのインダクタンス値は、同じ値であっても、互いに異なる値であっても良い。

例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）用のＶＣＸＯでは、発振周波数の可変範囲を例えば±数１００ｐｐｍ程度に広げる要求に対応するため、水晶振動子に直列にコイルを挿入する場合がある。上記第２実施例は、このような場合に用いる水晶振動子に好適である。一般的に、水晶振動子のＱ値は高いので発振周波数の可変範囲が狭くなるが、両側の励振電極２２にインダクタンス成分を付加した水晶振動子３２を用いることで、発振周波数の可変範囲を広げることができる。

図１７は、第３実施例における水晶振動子を示す図である。図１７中、図７と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図１７中、（ａ）はコイル内蔵振動子の一例である水晶振動子３３の上面図、（ｂ）は水晶振動子３３の底面図を示し、パッケージや電極などの図示は省略する。

第３実施例では、上側の励振電極２２のコイルパターン２２Ｂに、一または複数のトリミングポイント２２５が設けられている。本実施例では、２つのトリミングポイント２２５が設けられている。伸張コイルに相当するインダクタンス値を変える際には、例えばレーザ光などによりコイルパターン２２Ｂのトリミングポイント２２５をトリミングすることでコイルパターン２２Ｂの長さを変える。これにより、伸張コイルに相当するインダクタンス値が可変である水晶振動子３３を製造できる。なお、コイルパターン２２Ｂのトリミングは、水晶振動子３３をパッケージ内に収納する前後に行えば良く、水晶振動子の製造プロセスに含まれていても良い。また、コイルパターン２２Ｂの幅を変えるようなトリミングを行うようにしても良い。

図１８は、第３実施例における水晶振動子がパッケージに収納された状態を示す図である。図１８中、図２及び図１７と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図１８中、（ａ）は水晶振動子３３の平面図、（ｂ）は水晶振動子３３の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は水晶振動子３３の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。

図１８に示すように、パッケージ２１の上部のコイルパターン２２Ｂに対向する位置には、透明なリッド５００が設けられており、水晶振動子３３はパッケージ２１内に収納され封止されている。この例では、リッド５００が透明であるため、水晶振動子３３がパッケージ２１内の収納され封止された後も、例えばレーザ光ＬＢによりリッド５００を介してコイルパターン２２Ｂのトリミングポイント２２５をトリミングすることで、伸張コイルに相当するインダクタンス値を変えることができる。リッド５５０の材質は特に限定されないが、例えばガラスなどを用いることができる。

なお、コイルパターンがトリミングされない水晶振動子を収納するパッケージの場合、リッドを透明にする必要がないことは言うまでもない。

図１８では説明の便宜上、リッド５００の厚さが誇張して示されているが、薄く形成可能であり、パッケージ２１に埋め込むこともできるので、パッケージ２１全体としての大きさ（長さ、幅、厚さ）は、例えば図２に示すパッケージ２１と同様に形成可能である。従って、コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることができる。

なお、上記第２実施例及び第３実施例を組み合わせて、上側のコイルパターンと下側のコイルパターンの両方に一または複数のトリミングポイントを設けても良い。この場合、下側のコイルパターンをトリミングするために、パッケージ２１の底面の一部に透明な窓を設ければ良い。

図１９は、水晶振動子の等価回路のイメージを示す図である。図１９中、（ａ）は上記第１実施例におけるコイル内蔵水晶発振子の等価回路の概略イメージ、（ｂ）は上記第２実施例におけるコイル内蔵水晶発振子の等価回路の概略イメージ、（ｃ）は上記第３実施例におけるコイル内蔵水晶発振子の等価回路の概略イメージを示す。図１９に示すように、（ａ）は第１実施例における水晶振動子の一方の励振電極がコイルに直列接続されたイメージであり、（ｂ）は第２実施例の水晶振動子の両方の励振電極がコイルに直列接続されたイメージであり、（ｃ）は第３実施例の水晶振動子の一方の励振電極が可変コイルに直列接続されたイメージである。

図２０は、第４実施例における発振器を示す図である。図２０中、図７及び図１８と実質的に同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。図２０中、（ａ）は発振器の平面図、（ｂ）は発振器の（ａ）中一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面図、（ｃ）は発振器の（ａ）中一点鎖線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示す。

図２０に示すパッケージ２１内には、例えば図７に示す第１実施例の水晶振動子３１が収納され封止されているが、第２及び第３実施例の水晶振動子３２，３３のいずれかが収納され封止されていても良いことは言うまでもない。パッケージ２１内には、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ６００が収納されている。ＩＣチップ６００は、例えば図１において破線で囲まれた部分を除く発振回路を含む。例えば、ＩＣチップ６００内の発振回路のノードＮ１（図１）は、ワイヤボンディング６０５により水晶振動子３１の上側の励振電極２２と配線２６−２及び引出パッド２２６−２を介して電気的に接続されている。また、発振回路のノードＮ２（図１）は、ワイヤボンディング６０５により水晶振動子３１の下側の励振電極２２と配線２６−１及び引出パッド２２６−１を介して電気的に接続されている。

この場合、配線２６−１は電極２５−１と電気的に接続されている必要はなく、配線２６−２は電極２５−２と電気的に接続されている必要はない。例えば、発振回路の端子４をワイヤボンディング（図示せず）により配線（図示せず）を介して電極２５−１と電気的に接続し、電極２５−１を電源端子として用いても良い。また、発振回路の端子５をワイヤボンディング（図示せず）により配線（図示せず）を介して電極２５−３と電気的に接続し、電極２５−３を出力端子として用いても良い。さらに、発振回路のグランドをワイヤボンディング（図示せず）により配線（図示せず）を介して電極２５−４と電気的に接続し、電極２５−４をグランド端子として用いても良い。

本実施例によれば、パッケージ内に水晶振動子及び発振回路が収納された、小型の発振器を製造可能である。

図２１は、図２に示す従来例と、図３乃至図６に示す第１乃至第４の比較例と、図７、図１６、図１７、及び図２０に示す第１乃至第４実施例の水晶振動子の実装面積、伸張コイルに相当するインダクタンス値、及び水晶振動子の製造コストの評価結果を示す図である。図２１中、「×」は評価結果が不可、「△」は評価結果が可、「○」は評価結果が良好であることを示す。図２１からもわかるように、第１乃至第４実施例によれば、従来例、第１及び第２の比較例に比べて、水晶振動子の実装面積を小さくでき、第３の比較例に比べて伸張コイルに相当するインダクタンス値を大きくでき、従来例及び第１乃至第４の比較例に比べて水晶振動子の製造コストを低く抑えられることが確認された。

上記の各実施例によれば、コイル内蔵水晶発振子のサイズを損なわずにコイルを設けることができる。また、上記の各実施例によれば、水晶基板上の励振電極の形成時に励振電極パターンの周りにコイルパターンを形成して励振電極にインダクタンス成分を付加することによりコイル内蔵水晶振動子が製造でき、水晶振動子及び発振器の小型化が可能となる。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
水晶基板と、
前記水晶基板の両面に設けられた一対の励振電極と、
前記一対の励振電極のうち少なくとも一方の励振電極の周りに設けられたコイルパターンと
を備えたことを特徴とする、コイル内蔵水晶振動子。
（付記２）
前記コイルパターンは、前記一方の励振電極の励振電極パターンを囲む渦巻状のパターンであることを特徴とする、付記１記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記３）
前記一対の励振電極のうち他方の励振電極の励振電極パターンの周りに設けられたコイルパターンをさらに備えたことを特徴とする、請求項１または２記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記４）
前記コイルパターンのインダクタンス値は可変であることを特徴とする、付記１乃至３のいずれか１項記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記５）
前記コイルパターンのインダクタンス値を変える際にトリミングされる一または複数のトリミングポイントを有することを特徴とする、付記４記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記６）
前記水晶基板及び前記一対の励振電極を収納するパッケージを更に備えたことを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１項記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記７）
前記水晶基板及び前記一対の励振電極を収納するパッケージと、
前記コイルパターンに対向する位置に設けられ、前記パッケージを封止する透明なリッドとを更に備えたことを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１項記載のコイル内蔵水晶振動子。
（付記８）
付記６または７記載のコイル内蔵水晶振動子と、
前記パッケージに収納された発振回路とを備えたことを特徴とする、発振器。
（付記９）
水晶基板の両面に一対の電極膜を形成し、
前記一対の電極膜を一対の励振電極にパターニングする際に、少なくとも一方の励振電極の周りにコイルパターンを形成し、
前記水晶基板と前記一対の励振電極とを含む積層体の単位に切断してコイル内蔵水晶振動子を形成することを特徴とする、コイル内蔵水晶振動子の製造方法。
（付記１０）
前記パターニングは、
各電極膜上にレジストを形成し、
各レジスト上にパターンを有するマスクを配置して各レジストを露光し、
露光された各レジストのパターンを現像し、
現像された各レジストのパターンをマスクにして各電極膜をエッチングし、
各レジストを除去することを特徴とする、付記９記載のコイル内蔵水晶振動子の製造方法。
（付記１１）
前記コイルパターンを、前記一方の励振電極の励振電極パターンを囲む渦巻状のパターンに形成することを特徴とする、付記９または１０記載のコイル内蔵水晶振動子の製造方法。
（付記１２）
前記コイルパターンを、インダクタンス値を変える際にトリミングされる一または複数のトリミングポイントを有するパターンに形成することを特徴とする、付記９乃至１１のいずれか１項記載のコイル内蔵水晶振動子の製造方法。
（付記１３）
前記コイルパターンの前記一または複数のトリミングポイントをトリミングして、前記コイルパターンのインダクタンス値を変えることを特徴とする、付記１２記載のコイル内蔵水晶振動子の製造方法。

以上、開示のコイル内蔵水晶振動子、発振器、及びコイル内蔵水晶振動子の製造方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

２１ パッケージ
２２ 励振電極
２２Ａ 励振電極パターン
２２Ｂ コイルパターン
２３ 水晶基板
２５−１〜２５−４ 電極
２６−１，２６−２ 配線
３１〜３３ 水晶振動子
２２５ トリミングポイント
２２６−１，２２６−２ 引出パッド
５００ リッド
６００ ＩＣチップ

Claims (6)

1. 水晶基板と、
   前記水晶基板の両面に設けられた一対の励振電極と、
   前記一対の励振電極のうち少なくとも一方の励振電極の周りに設けられたコイルパターンと
   を備えたことを特徴とする、コイル内蔵水晶振動子。
2. 前記コイルパターンは、前記一方の励振電極の励振電極パターンを囲む渦巻状のパターンであることを特徴とする、請求項１記載のコイル内蔵水晶振動子。
3. 前記コイルパターンのインダクタンス値は可変であることを特徴とする、請求項１または２記載のコイル内蔵水晶振動子。
4. 前記水晶基板及び前記一対の励振電極を収納するパッケージと、
   前記コイルパターンに対向する位置に設けられ、前記パッケージを封止する透明なリッドとを更に備えたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載のコイル内蔵水晶振動子。
5. 請求項４記載のコイル内蔵水晶振動子と、
   前記パッケージに収納された発振回路とを備えたことを特徴とする、発振器。
6. 水晶基板の両面に一対の電極膜を形成し、
   前記一対の電極膜を一対の励振電極にパターニングする際に、少なくとも一方の励振電極の周りにコイルパターンを形成し、
   前記水晶基板と前記一対の励振電極とを含む積層体の単位に切断してコイル内蔵水晶振動子を形成することを特徴とする、コイル内蔵水晶振動子の製造方法。

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