JP2018074350A - 表面実装型圧電発振器とその回路基板への搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 パッケージの小型化に対応させながら電磁波ノイズの除去に有効な表面実装型圧電発振器とその回路基板への搭載構造を提供する。【解決手段】 本発明の表面実装型圧電発振器としては、圧電振動素子３と、集積回路素子２と、収納部と外装部とが構成された平面視矩形状の絶縁性のベース１と、蓋体４とを備えている。ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子、ベースの外装部底面のうち他長辺の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子と他の隅外部端子、ベースに形成された配線を介して蓋体の導電部と接続されるとともに、ベースの外装部底面のうち一長辺の中央に形成された接地用中央外部端子を有している。接地用隅外部端子は、ベースに形成された配線を介して蓋体の導電部と接続され、前記接地用中央外部端子と共通接続されている。【選択図】 図２

Description

本発明は表面実装型圧電発振器とその回路基板の搭載構造に関する。

表面実装型圧電発振器としては、特許文献１に開示されているように、絶縁性材料からなるベース（パッケージ）に設けられた収納部の中に、水晶などからなる圧電振動素子と集積回路素子などの電子部品素子が実装され、蓋体で収納部を気密封止した構造となっている。前記ベースの外底面には複数の外部端子が形成されている。表面実装型圧電発振器は、外部端子で回路基板上の配線パターンとはんだなどの導電性接合材により電気的機械的に接合されることで回路基板に搭載される。

このような表面実装型圧電発振器では、集積回路素子の各機能に応じた外部端子を有しており、ベース内部の配線を介して引き出されている。外部端子としては、外部の回路基板の電源ラインに接続される電源用外部端子と、外部の回路基板へ発振周波数の信号を出力する出力用外部端子と、外部の回路基板のグランドライン（アース）に接続される接地用外部端子と、外部の回路基板にその他の信号などを入出力する他の外部端子等を具備している。

また、圧電発振器を回路基板に搭載した場合、圧電発振器の外部の回路基板で発生した電磁波ノイズが回路基板の電源ラインから圧電発振器の電源用外部端子を介して集積回路素子の電源供給部にも伝わると、圧電発振器として安定した動作が行われなくなることがある。そこで、圧電発振器では、電源ラインに影響する電磁波ノイズを除去して安定した動作を行わせるため、回路基板の電源ラインとグランドラインとをバイパスコンデンサにより容量結合させて電磁波ノイズを除去することが一般的な手法となっている。

特開２００１−１１１３８０号

ところで、バイパスコンデンサを容量結合させる形態には、大きく次の２つのものがある。１つ目の形態としては、回路基板上に各外部端子と接続される配線パターンとは別に電源ラインとグランドラインとから延出された一対の引回し用の配線パターンを形成し、この一対の引回し用の配線パターンにおける各端部に、バイパスコンデンサの各端子を接続される搭載パッド形成するものがある。

この１つ目の形態では、電源ラインとグランドラインとを接続する配線パターンを圧電発振器の内部に形成することがないため、圧電発振器のパッケージ構造を複雑にすることがなく、小型化に対応しやすいといったメリットがある。

他方で、回路基板の配線が複雑になることと、電源ラインとグランドラインとを容量結合するための接続ラインが長くなるため、電磁波ノイズの除去効果が弱まるといったデメリットがある。

２つ目の形態としては、特許文献１にも開示されているように、圧電発振器のパッケージの内部等に各外部端子と接続される配線パターンとは別に電源ラインとグランドラインとから延出された一対の引回し用の配線パターンとこの一対の引回し用の配線パターンと接続されるバイパスコンデンサとを形成するものがある。

この２つ目の形態では、回路基板の配線をシンプルにすることができ、電源ラインとグランドラインとを容量結合するための接続ラインも圧電発振器の内部で行えるため、電磁波ノイズの除去効果が高まるといったメリットがある。

他方で、電源ラインとグランドラインとを接続する配線パターンとバイパスコンデンサを圧電発振器の内部に形成するため、圧電発振器のパッケージ構造が複雑で、小型化に対応しにくいといったデメリットがある。特に、近年の表面実装型圧電発振器では、小型化が進み、配線パターンや外部端子などの形成位置が制限されているため、このような２つ目の形態を構成することは非常に困難となっているのが現状である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パッケージの小型化に対応させながら電磁波ノイズの除去に有効な表面実装型圧電発振器とその回路基板への搭載構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の表面実装型圧電発振器としては、励振電極が形成された圧電振動素子と、発振用増幅器を内蔵し前記圧電振動素子の励振電極と接続される集積回路素子と、前記圧電振動素子と集積回路素子とを収納する収納部と外装部とが構成された平面視矩形状の絶縁性のベースと、前記ベースの収納部を覆う蓋体とを備えており、前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子、前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち他長辺の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子と他の隅外部端子、前記ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の中央に形成された接地用中央外部端子、を有しており、前記接地用隅外部端子は、ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続され、前記接地用中央外部端子と共通接続されている。

なお、前記蓋体の導電部としては、蓋体に配線を形成するものでもよく、蓋体自身の材料を金属などの導電材料から構成するものであってもよい。

上記構成により、ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子を形成するとともに、この中央に接地用中央外部端子を形成することで、ベース外装部底面の外形を拡大することなく３つの外部端子を一長辺に均等間隔-に配置することができ、回路基板への表面実装型圧電発振器の搭載強度を高めることができる。回路基板への表面実装型圧電発振器を搭載する際に３つの外部端子の間でショートすることがない。

また、前記集積回路素子と直接的に接続されるとともに表面実装型圧電発振器の接地用外部端子として標準的な配線パターンに対応して接続される４隅の一角に形成された接地用隅外部端子（メイン接地用外部端子）とは別に、接地用中央外部端子（サブ接地用外部端子）をベースの外装部底面のうち一長辺の中央に得ることができる。特に、接地用中央外部端子は電源用隅外部端子に隣接する近接した位置に形成されているため、回路基板の電源ラインに対応した配線パターンとグランドラインに対応した配線パターンとをバイパスコンデンサにより最短の距離で容量結合するのに望ましい配置関係とできる。

さらに、電源用隅外部端子と出力用隅外部端子の間に接地用中央外部端子を形成することで、表面実装型圧電発振器を駆動させた際に出力用隅外部端子から生じ得る位相ノイズも当該出力用隅外部端子に隣接して近接した状態で形成される接地用中央外部端子により除去することができ、電源用隅外部端子に対して悪影響を与えることがない。

また、表面実装型圧電発振器のパッケージには、前記接地用隅外部端子と前記接地用中央外部端子とを前記ベースに形成された配線と前記蓋体の導電部とを介して共通接続されており、回路基板の電源ラインとグランドラインとをバイパスコンデンサにより容量結合するのに利用できる前記接地用隅外部端子から前記接地用中央外部端子への導通経路のみを構成することができる。つまり、表面実装型圧電発振器のパッケージには、内部の配線などを利用して集積回路素子からの電源ラインの端部となる電源用隅外部端子に近接させるためだけの集積回路素子からのグランドラインのみが形成されている。このため、バイパスコンデンサなどの電子部品素子を内蔵するための複雑なパッケージ構造を採用する必要がなく、表面実装型圧電発振器の小型化を妨げることがない。

さらに、集積回路素子のグランドから接地用中央外部端子へのグランドラインを延長することで電源用隅外部端子に隣接するように構成し、集積回路素子の電源から電源用隅外部端子への電源ラインを延長することなくお互いを容量結合できるように構成することができるため、回路基板の電源ライン側に電磁波ノイズが乗ることを極力抑えながら、電磁波ノイズを除去するのにより好ましい構成となる。

上記目的を達成するために本発明の表面実装型圧電発振器の回路基板への搭載構造としては、励振電極が形成された圧電振動素子と、発振用増幅器を内蔵し前記圧電振動素子の励振電極と接続される集積回路素子と、前記圧電振動素子と集積回路素子とを収納する収納部と外装部とが構成された平面視矩形状の絶縁性のベースと、前記ベースの収納部を覆う蓋体とを備えており、前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子、前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち他長辺の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子と他の隅外部端子、前記ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の中央に形成された接地用中央外部端子を有しており、前記接地用隅外部端子は、ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続され、前記接地用中央外部端子と共通接続されている表面実装型圧電発振器があり、前記表面実装型圧電発振器の電源用隅外部端子と出力用隅外部端子と接地用隅外部端子と他の隅外部端子と接地用中央外部端子との配置に対応して形成された電源用配線パターンと出力用配線パターンと接地用第１配線パターンと他配線パターンと接地用第２配線パターンとをそれぞれ有しており、前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとが隣接する位置に配置された回路基板があり、前記表面実装型圧電発振器の各外部端子と前記回路基板の各配線パターンとが導電性接合材により接続されて表面実装型圧電発振器が回路基板に搭載されるとともに、当該回路基板に搭載された表面実装型圧電発振器に近接する位置で、前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとがお互いに近接した部分で導電性接合材によりバイパスコンデンサが接続されている。

上記構成により、電源用隅外部端子と出力用隅外部端子と接地用隅外部端子と他の隅外部端子と接地用中央外部端子とが形成された前記表面実装型圧電発振器をこれらに対応する位置に形成された電源用配線パターンと出力用配線パターンと接地用第１配線パターンと他配線パターンと接地用第２配線パターンとをそれぞれ有しており、前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとが隣接する位置に配置された回路基板に導電性接合材により接続されて搭載される。このため、回路基板への表面実装型圧電発振器の搭載強度を高めることができる。表面実装型圧電発振器を駆動させた際に出力用隅外部端子から生じ得る位相ノイズも近接する接地用中央外部端子とこれに接続される接地用第２配線パターンにより除去することができ、電源用隅外部端子に対して悪影響を与えることがない。

また、前記回路基板に搭載された表面実装型圧電発振器に近接する位置で、前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとがお互いに近接した部分で導電性接合材によりバイパスコンデンサが接続されていることで、回路基板の電源ラインとグランドラインとをより最短の距離で容量結合させて電磁波ノイズを除去することができ圧電発振器として安定した動作が行える。

また、集積回路素子の電源から前記電源用配線パターンへの電源ラインと、集積回路子のグランドから前記接地用第２配線パターンへのグランドラインとをお互いにバイパスコンデンサにより容量結合するための導通経路の一部としては、集積回路素子のグランドから接地用隅外部端子へのグランドラインをさらにベースに形成された配線と蓋体の導電部とを利用して電源用隅外部端子に隣接した接地用中央外部端子へと引出するように構成している。つまり、集積回路素子のグランドから接地用中央外部端子へのグランドラインのみを延長することで電源用隅外部端子に隣接するように構成し、集積回路素子の電源から電源用隅外部端子への電源ラインを延長することなくお互いを容量結合できるように構成することができる。このため、集積回路素子のグランドから接地用第２配線パターンまでの配線距離に比べて、集積回路素子の電源から電源用配線パターンまでの配線距離の方が短くなることで、回路基板の電源ライン側に電磁波ノイズが乗ることを極力抑えながら、電磁波ノイズを除去するのにより好ましい構成となる。

表面実装型圧電発振器のパッケージには、内部の配線などを利用して集積回路素子からの電源ラインの端部となる電源用隅外部端子に近接させるためだけの集積回路素子からのグランドラインのみが形成されている。このため、回路基板上に各外部端子と接続される配線パターンとは別に電源ラインとグランドラインとから延出された一対の引回し用の配線パターンを別途形成する必要もないので、回路基板の配線が複雑になることと、電源ラインとグランドラインとを容量結合するための接続ラインが長くなることもなくなる。

表面実装型圧電発振器の動作を安定させるうえで、集積回路素子の電源から前記電源用配線パターンへの電源ラインと、集積回路子のグランドから前記接地用第２配線パターンへのグランドラインとをお互いに容量結合するためのバイパスコンデンサの容量値としては、０．０１μＦ〜０．１μＦ程度のものを接続することが望ましい。

以上のように、パッケージの小型化に対応させながら電磁波ノイズの除去に有効な表面実装型圧電発振器とその回路基板の搭載構造を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態を示す表面実装型圧電発振器の回路基板への搭載状態を示す模式的な平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。 図３は、本発明の実施形態を示す表面実装型圧電発振器の模式的な底面図である。 図４は、本発明の実施形態を示す蓋体を透過した状態の模式的な平面図である。 図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った模式的な断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態を示す表面実装型圧電発振器の模式的な底面図である。

以下、本発明による好ましい実施形態につきセラミック多層基板のベースを用いた表面実装型水晶発振器（表面実装型圧電発振器）を例にとり図面とともに説明する。

表面実装型水晶発振器６は、平面視矩形状で上部が開口した凹部を有する絶縁性のセラミック多層基板からなるベース１（以下、ベースと称する）と、当該ベースの中に収納される集積回路素子２と、同じく当該ベース中の上部に収納される圧電振動素子３と、ベースの開口部に接合される蓋体４とからなる。この表面実装型水晶発振器では、ベース１と蓋体４とが封止材５を用いて接合されて気密封止され、表面実装型水晶発振器６が構成されている。以下、この表面実装型水晶発振器６の各構成について説明する。

セラミック多層基板のベース１は全体として直方体で、最下層であるアルミナ等のセラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の底部と、この底部上に積層した中間層のセラミック材料の平面視枠形状の堤部と、最上層のセラミック材料の平面視枠形状の堤部とから構成され、収納部１０を有する断面凹形の箱状体（外装部１４）に形成されている。収納部１０は第１の収納部１０ａ（下部収納部）と第２の収納部１０ｂ（上部収納部）からなり、それぞれ集積回路素子２と圧電振動素子３が収納される。なお、セラミック多層基板として本形態のように３層構造のベースに限定されるものではなく、ベースの収納部の構造に応じて４層以上で構成してもよい。

前記セラミック多層基板のベース１の最上層である堤部の上面（端面）は平坦であり、後述する蓋体４との接合領域（金属膜）１３ａである。この接合領域１３ａは、タングステンあるいはモリブデン等のメタライズ材料からなるメタライズ層と、このメタライズ層に積層されたニッケル層と、このニッケル層に積層された金層とから構成される。タングステンあるいはモリブデンは厚膜印刷技術を活用してメタライズ技術によりセラミック焼成時に一体的に形成され、メタライズ層上にニッケル層、金層の順でメッキ形成される。

ベース１の外周壁の４角には上下方向に伸長する円弧状の切り欠きとなるキャスタレーションがそれぞれ形成されている。なお、前記接合領域１３ａはベースの堤部などを上下に貫通接続する導電ビアＶ１とキャスタレーション上部に形成された配線パターンＨ３により後述するベース底面側に形成された接地用隅外部端子ＧＴ３の一部に電気的に導出されており、外部の回路基板のグランドライン（アース）に接続している。また、後述する金属製の蓋体４が接合領域１３ａと電気的機械的に接続されているので、導電ビアＶ１を介して接地され、表面実装型水晶発振器の電磁気的なシールド効果を得ることができる。なお、本形態では接地用隅外部端子ＧＴ３の一部に電気的に導出する導通経路として、導電ビアとキャスタレーション上部に形成された配線パターンの組み合わせを例にしているが、導電ビアのみにより導出してもよいし、キャスタレーション上部に形成された配線パターンのみにより導出してもよい。また、蓋体として金属製のものを用いない場合には一部に導電部を形成し、シールド効果を得る構成であってもよい。

ベース１の内部において、下方面には前記堤部（側壁部）により構成され、集積回路素子２を収納する第１の収納部１０ａが形成され、当該第１の収納部の底面から上部に突き出し、後述する圧電振動素子の端部を保持する保持台１０ｃと、前記第１の収納部を介して前記保持台と対向位置する枕部１０ｄが形成されている。また前記第１の収納部１０ａの上方には前記堤部（側壁部）により構成された第２の収納部１０ｂが形成されている。

前記セラミック多層基板のベース１の最下層である底部の上面（前記第１の収納部１０ａの内底面）には、後述する集積回路素子２と接続される複数の配線パターンＨ１が並んで形成されている。

前記セラミック多層基板のベース１の最下層である底部の下面（ベースの外装部の底面）には、４角と一方の長辺中央に５つの外部端子ＧＴが形成されている。具体的には図３に示すように、前記４角の外部端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４として構成される。外部端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４は、それぞれ４角のキャスタレーションを介してベース１の最下層である底部の側面（底面層のセラミック基板の側面）にも図示しない配線パターンが形成されている。なお、実装外部端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４は、底部の側面の配線パターンを介して、複数の配線パターンＨ１のいずれかに電気的に導出されている。

例えば、本形態では、ベース１に形成された各配線Ｈ１を介して後述する集積回路素子２の各機能部と接続されるとともに、ベース１の外装部底面のうち一長辺１１の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子ＧＴ１（集積回路素子の機能部としての電源と接続）と出力用隅外部端子ＧＴ２（集積回路素子の機能部としての出力と接続）と、ベース１の外装部底面のうち他長辺１２の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子ＧＴ３（集積回路素子の機能部としてのグラウンドと接続）と他の隅外部端子ＧＴ４（例えば、集積回路素子の機能部としての出力制御端子（ＯＥ）や周波数制御端子（ＶＣＯＮＴ）と接続されるか、集積回路素子へのデータの入出力端子など、あるいは集積回路素子のいずれの機能部とも接続されないＮＣ端子など）とを具備している。

また、ベースの堤部などを上下に貫通接続する導電ビアＶ２（配線）と接合領域１３ａと封止材５とを介して後述する金属製の蓋体４（蓋体の導電部）と接続されるとともに、ベース１の外装部底面のうち一長辺１１の中央に形成された接地用中央外部端子ＧＴ５も具備している。なお、図５に示すように、接地用隅外部端子ＧＴ３は、ベースの底部のキャスタレーション上部に形成された配線パターンＨ３と、ベースの底部の上面の配線パターンＨ１の一部と、ベース１の堤部に形成された導電ビアＶ１（配線）と、ベース１の堤部の上面の接合領域１３ａと、封止材５とを介して金属製の蓋体４（蓋体の導電部）と接続されていることから、接地用隅外部端子ＧＴ３と接地用中央外部端子ＧＴ５とはお互いに共通接続されている。

前記セラミック多層基板のベース１の中間層である堤部の上面（前記第２の収納部１０ｂの底面）には、後述する圧電振動素子３を搭載する保持台１０ｃが形成されており、その上面には後述する圧電振動素子３と接続される一対の配線パターンＨ２が形成されている。前記保持台１０ｃは堤部の一部が収納部１０の方に突出することで構成されている。この配線パターンＨ２は、下部に貫通接続する導電ビアＶ３を介して、複数の配線パターンＨ１のいずれかに電気的に導出されている。

以上のような構成のベース１は周知のセラミック積層技術やメタライズ技術を用いて形成される。外部端子ＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ３，ＧＴ４、図示しない配線パターン、接地用中央外部端子ＧＴ５、配線パターンＨ１、配線パターンＨ２、配線パターンＨ３は、接合領域１３ａの形成と同様にタングステンあるいはモリブデン等によるメタライズ層の上面にニッケルメッキ層、金メッキ層の各層が形成された構成である。

第１の収納部１０ａの内底面に搭載される集積回路素子２は、Ｃ−ＭＯＳなどのインバータ増幅器（発振用増幅器）を内蔵したワンチップの集積回路素子であり、圧電振動素子３とともに発振回路を構成する。集積回路素子２の底面側には複数のパッドＰが形成されている。図２に示すように、当該集積回路素子２は、例えば金などの金属バンプＣを介して、集積回路素子２の複数のパッドＰとベース１に形成された配線パターンＨ１とを例えばＦＣＢにより接続される。なお、本形態では、金属バンプにより接合した構成を例にしているが、金属ワイヤバンプを用いてもよい。

集積回路素子２の上方で、収納部１０の同一空間である第２の収納部１０ｂには所定の間隔を持って圧電振動素子３が搭載される。圧電振動素子３は例えば矩形状のＡＴカット水晶振動板であり、図示しないがその表裏面に対向して一対の矩形状励振電極とこれらの引出電極が形成されている。これらの電極は、例えば、クロムまたはニッケルの下地電極層と、銀または金の中間電極層と、クロムまたはニッケルの上部電極層とから構成された積層薄膜、クロムやニッケルの下地電極層と、銀または金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。これら各電極は真空蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成手段により形成することができる。

圧電振動素子３とベース１との接合は、例えばペースト状であり銀フィラー等の金属微小片を含有するシリコーン系の導電樹脂接着剤（導電性接合材）Ｓを用いている。図２に示すように、導電性樹脂接着剤Ｓは、一対の配線パターンＨ２のうちの一部の上面に塗布されるとともに、導電性樹脂接着剤Ｓを圧電振動素子３と保持台１０ｃの間に介在させ硬化させることで、お互いを電気的機械的に接合している。以上により、圧電振動素子３の一端部をベース１の第１の収納部１０ａの底面から隙間を設けながら、圧電振動素子３の対向する他端部をベースの保持台１０ｃに接合して、片持ち保持される。なお、本形態では、シリコーン系の導電樹脂接着剤により接合した構成を例にしているが、この導電性接合材として他の導電性樹脂接着剤や金属バンプ、金属メッキバンプなどを用いてもよい。

ベース１を気密封止する蓋体４は、例えば、コバール等からなるコア材に金属ろう材（封止材）が形成された構成である。この金属ろう材からなる封止材５がベース１の接合領域（金属膜）１３ａと接合される構成となる。金属製の蓋体４の平面視外形はセラミックベースの当該外形とほぼ同じであるか、若干小さい構成となっている。

収納部１０に集積回路素子２と圧電振動素子３が格納されたベース１の接合領域１３ａに対して金属製の蓋体４にて被覆し、金属製の蓋体４の封止材５とベースの接合領域１３ａを溶融硬化させ、気密封止を行うことで表面実装型水晶発振器６の完成となる。

このように構成された表面実装型水晶発振器６は、回路基板７の各配線パターンに対して各外部端子が接合材８を用いて接合される。つまり、図１と図２に示すように（図２では、外部端子としてＧＴ１，ＧＴ２，ＧＴ５、配線パターンとして７１，７２，７５のみを図示）、回路基板７の上面には、搭載される表面実装型水晶発振器６の電源用隅外部端子ＧＴ１と出力用隅外部端子ＧＴ２と接地用隅外部端子ＧＴ３と他の隅外部端子ＧＴ４と接地用中央外部端子ＧＴ５との配置位置に対応して、電源用配線パターン７１と出力用配線パターン７２と接地用第１配線パターン７３と他配線パターン７４と接地用第２配線パターン７５とがそれぞれ形成されている。これらの各配線パターン７１〜７５に対して、はんだなどの接合材８を介して各外部端子ＧＴ１〜ＧＴ５が接合されることで、回路基板７の上部に表面実装型水晶発振器６が搭載されている。

また、回路基板７の各配線パターンのうち、電源用配線パターン７１と接地用第２配線パターン７５とはお互いに隣接する位置に配置されている。電源用配線パターン７１と接地用第２配線パターン７５のうち、搭載される表面実装型水晶発振器６に近接する部分には、電源用配線パターン７１と接地用第２配線パターン７５とがお互いに近接するように突出した電源用配線パターンのパッド部分７１１と接地用第２配線パターンのパッド部７５１とが形成されている。この電源用配線パターンのパッド部分７１１と接地用第２配線パターンのパッド部７５１とははんだなどの接合材８によりバイパスコンデンサＣが接続されている。

このため、回路基板７の電源ラインとグランドラインとをより最短の距離でバイパスコンデンサ７により容量結合させることができるため、回路基板７の電源ライン側に電磁波ノイズが乗ることを極力抑えながら、電磁波ノイズを除去するのにより好ましい構成となる。

なお、回路基板７に搭載されるバイパスコンデンサＣとしては、形状や種類などが特に制限されるものではないが、集積回路素子２の電源から電源用配線パターン７１への電源ラインと、集積回路子２のグランドから接地用第２配線パターン７５へのグランドラインとをお互いに容量結合して、表面実装型水晶発振器６の発振動作を安定させるために、０．０１μＦ〜０．１μＦ程度の容量値のものを接続することが望ましい。

上記実施形態により、ベース１の外装部底面の外形を拡大することなく３つの外部端子である電源用隅外部端子ＧＴ１と接地用中央外部端子ＧＴ５と出力用隅外部端子ＧＴ２とを一長辺１１に均等に配置することができる。このため、回路基板７への表面実装型水晶発振器６の搭載強度を高めることができる。回路基板７への表面実装型水晶発振器６を搭載する際に３つの外部端子（電源用隅外部端子ＧＴ１と接地用中央外部端子ＧＴ５と出力用隅外部端子ＧＴ２）の間でショートすることがない。また、接地用中央外部端子ＧＴ５は電源用隅外部端子ＧＴ１に隣接する近接した位置に形成されているため、回路基板の電源ラインに対応した電源用配線パターン７１とグランドラインに対応した接地用第２配線パターン７５とをバイパスコンデンサＣにより最短の距離で容量結合するのに望ましい配置関係とできる。さらに、表面実装型圧電発振器を駆動させた際に出力用隅外部端子ＧＴ２から生じ得る位相ノイズも接地用中央外部端子ＧＴ５により除去することができ、電源用隅外部端子ＧＴ１に対して悪影響を与えることがない。

また、回路基板７の電源ラインとグランドラインとをバイパスコンデンサＣにより容量結合するのに利用できる接地用隅外部端子ＧＴ３から接地用中央外部端子ＧＴ５への導通経路は、既存の構成部材である配線パターンＨ３と配線パターンＨ１と導通ビアＶ１，Ｖ２と接合領域１３ａと封止材５と金属製の蓋体４とを利用して構成することができるため、複雑なパッケージ構造を採用する必要がなく、表面実装型圧電発振器の小型化を妨げることがない。

なお、上記した本実施例では、圧電振動素子としてＡＴカット水晶振動板を用いているが、これに限定されるものでなく、音叉型水晶振動片であってもよい。また、圧電振動素子として水晶を材料としているが、これに限定されるものではなく、圧電セラミックスやＬｉＮｂＯ₃等の圧電単結晶材料を用いてもよい。すなわち、任意の圧電振動素子が適用可能である。また、圧電振動素子を片持ち保持するものを例にしているが、圧電振動素子の両端を保持する構成であってもよい。また導電性接合材として、シリコーン系の導電樹脂接着剤を例にしているが、他の導電性樹脂接着剤でもよく、金属バンプや金属メッキバンプのバンプ材、ろう材等を用いてもよい。

また、本実施例では、圧電振動素子３と集積回路素子２とを用いているが、これに限定されるものではなく、圧電振動素子３の個数は任意に設定可能であり、さらに集積回路素子２に加えて他の回路部品を搭載してもよい。すなわち、用途にあわせてベースに搭載する部材を設定変更することができる。また、集積回路素子とベースとの電気的接続は、フリップチップボンディング工法に限らず、ワイヤボンディング工法などを採用してもよい。発振用増幅器としてＣ−ＭＯＳのインバータ増幅器を内蔵したワンチップの集積回路素子を用いた発振回路構成を例にしているが、他の発振用増幅器を含む発振回路構成でもよい。

また、本実施例では、金属ろう材による封止を例にしたが、これに限定されるものではなく、シーム封止、ビーム封止（例えば、レーザビーム、電子ビーム）やガラス封止等でも適用することができる。

また、本実施例では、接地用隅外部端子ＧＴ３と接地用中央外部端子ＧＴ５とを共通接続するための導電経路の一つ（蓋体の導電部）として、金属製の導電材料からなる蓋体４を用いて導電経路としているが、この構成に限るものではない。すなわち、蓋体としてセラミックやガラス、水晶などの絶縁材料のもの用いた場合でも、蓋材の一部に配線パターンを形成することで導通経路の一つ（蓋体の導電部）を構成してもよく、蓋体の材料に限ることなく蓋体に付属するベースとの封止材５を導電材料のものを用いることで導通経路の一つ（蓋体の導電部）を構成してもよい。ただし、本実施例のように金属製の蓋体を用いるなど蓋体全体に導電部が構成されていると、表面実装型水晶発振器の電磁気的なシールド効果を高めるうえでより望ましい。

また、本実施例では、ベース１の外装部の底面には、４角と一方の長辺中央に５つの外部端子ＧＴ１〜ＧＴ５が形成されているものを開示しているが、図６に示すように、他方の長辺の中央にも６つ目の他の中央外部端子ＧＴ６を追加形成したものであってもよい。この場合、他の中央外部端子ＧＴ６としては、回路基板の配線パターンに応じて上記した各端子機能などを自由に選択することができる。また、４角と両長辺中央に６つの外部端子ＧＴ１〜ＧＴ６が形成することで、回路基板への表面実装型水晶発振器の搭載強度をさらに高めることができる。

また、本実施例では、表面実装型圧電発振器として上部のみが開口した凹部を有するベース１の内底面に集積回路素子２を収納し、その上部に圧電振動素子３を収納した積層型配置のもののみを開示しているが、上部と下部が開口した凹部を有するベースの下部凹部の内底面に集積回路素子２を収納し、上部凹部の内底面に圧電振動素子３を収納したＨ型配置のものなどに適用してもよい。

本発明は、その思想または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、表面実装型圧電振動発振器に適用できる。

１ ベース
２ 集積回路素子
３ 圧電振動素子
４ 蓋体
５ 封止材
６ 表面実装型水晶発振器
７ 回路基板
８ 接合材
Ｓ 導電樹脂接着剤（導電性接合材）
Ｃ 金属バンプ
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 導電ビア

Claims (2)

1. 励振電極が形成された圧電振動素子と、
   発振用増幅器を内蔵し前記圧電振動素子の励振電極と接続される集積回路素子と、
   前記圧電振動素子と集積回路素子とを収納する収納部と外装部とが構成された平面視矩形状の絶縁性のベースと、
   前記ベースの収納部を覆う蓋体とを備えており、
   前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子、
   前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち他長辺の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子と他の隅外部端子、
   前記ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の中央に形成された接地用中央外部端子、
   を有しており、
   前記接地用隅外部端子は、ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続され、前記接地用中央外部端子と共通接続されている、
   ことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
2. 励振電極が形成された圧電振動素子と、
   発振用増幅器を内蔵し前記圧電振動素子の励振電極と接続される集積回路素子と、
   前記圧電振動素子と集積回路素子とを収納する収納部と外装部とが構成された平面視矩形状の絶縁性のベースと、
   前記ベースの収納部を覆う蓋体とを備えており、
   前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の両端部に対向して形成された電源用隅外部端子と出力用隅外部端子、
   前記ベースに形成された配線を介して前記集積回路素子と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち他長辺の両端部に対向して形成された接地用隅外部端子と他の隅外部端子、
   前記ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続されるとともに、前記ベースの外装部底面のうち一長辺の中央に形成された接地用中央外部端子を有しており、
   前記接地用隅外部端子は、ベースに形成された配線を介して前記蓋体の導電部と接続され、前記接地用中央外部端子と共通接続されている表面実装型圧電発振器があり、
   前記表面実装型圧電発振器の電源用隅外部端子と出力用隅外部端子と接地用隅外部端子と他の隅外部端子と接地用中央外部端子との配置に対応して形成された電源用配線パターンと出力用配線パターンと接地用第１配線パターンと他配線パターンと接地用第２配線パターンとをそれぞれ有しており、
   前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとが隣接する位置に配置された回路基板があり、
   前記表面実装型圧電発振器の各外部端子と前記回路基板の各配線パターンとが導電性接合材により接続されて表面実装型圧電発振器が回路基板に搭載されるとともに、
   当該回路基板に搭載された表面実装型圧電発振器に近接する位置で、前記電源用配線パターンと前記接地用第２配線パターンとがお互いに近接した部分で導電性接合材によりバイパスコンデンサが接続されている
   ことを特徴とする表面実装型圧電発振器の回路基板への搭載構造。

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