JP2023046287A - Surface-mounted piezoelectric oscillator - Google Patents

Surface-mounted piezoelectric oscillator Download PDF

Info

Publication number
JP2023046287A
JP2023046287A JP2022143880A JP2022143880A JP2023046287A JP 2023046287 A JP2023046287 A JP 2023046287A JP 2022143880 A JP2022143880 A JP 2022143880A JP 2022143880 A JP2022143880 A JP 2022143880A JP 2023046287 A JP2023046287 A JP 2023046287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring pattern
integrated circuit
wiring
base
piezoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022143880A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
慎一郎 坂本
Shinichiro Sakamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daishinku Corp filed Critical Daishinku Corp
Publication of JP2023046287A publication Critical patent/JP2023046287A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To improve electrical characteristics by reducing adverse influences of floating capacitance caused by a wiring pattern of a surface-mounted piezoelectric oscillator.SOLUTION: The present invention relates to a surface-mounted piezoelectric oscillator comprising: an integrated circuit element 2 incorporating an amplifier for oscillation; a piezoelectric vibration element 3 connected to an input side and an output side of the integrated circuit element; and a base 1 of which the storage part consists of a ceramic substrate. A pair of wiring patterns for piezoelectric vibration element connecting the integrated circuit element and the piezoelectric vibration element is included in the storage part, and a wiring pattern for power supply and a wiring pattern for grounding are included in an intermediate layer between the storage part, and a bottom face of a sheath part. A superposing part superposing the wiring pattern for power supply and the wiring pattern for grounding with the pair of wiring patterns for piezoelectric vibration element entirely or partially in a planar view is included.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は表面実装型圧電発振器に関する。 The present invention relates to a surface mount piezoelectric oscillator.

水晶振動板等の圧電振動素子を用いた圧電発振器は、安定して精度の高い発振周波数を得ることができるため、電子機器等の基準周波数源として多種の分野で使用されている。表面実装型圧電発振器では、絶縁性のベースとしてセラミック多層基板を用い、当該ベースの収納部に発振回路用の集積回路素子を配置するとともに、当該集積回路素子の上方に水晶振動板を支持固定し、蓋により気密封止を行ったものである。このような構成は集積回路素子のカスタム化により比較的部品点数が少なく、シンプルな構成であり、低コスト化に寄与している。 2. Description of the Related Art Piezoelectric oscillators using a piezoelectric vibrating element such as a crystal diaphragm can stably obtain an oscillation frequency with high precision, and are therefore used in various fields as a reference frequency source for electronic equipment and the like. A surface-mounted piezoelectric oscillator uses a ceramic multilayer substrate as an insulating base, and an integrated circuit element for an oscillator circuit is placed in the housing of the base, and a crystal diaphragm is supported and fixed above the integrated circuit element. , and hermetically sealed with a lid. Such a configuration has a relatively small number of parts due to the customization of the integrated circuit element, is a simple configuration, and contributes to cost reduction.

このような圧電発振器においてはパッケージを気密封止した後、圧電振動素子単独の特性については外部から測定するために、特許文献1に示すように、セラミックベースに圧電振動素子の入出電極を直接パッケージ外部に導出する構成が考えられている。つまり圧電振動素子単体の入出電極と接続されるようにセラミックベースにメタライズ配線パターンを形成し、当該メタライズ配線パターンをセラミックベースの側端部の一部に形成されたキャスタレーション部分に引き出すことで測定端子を構成している。このように構成された圧電発振器の測定端子と圧電振動素子特性測定装置のコンタクトプローブとを接触した状態で計測することで、他の回路部品が介在しない発振回路全体としての特性ではなく、圧電振動素子の特性を測定することができる。 In such a piezoelectric oscillator, after the package is hermetically sealed, the input/output electrodes of the piezoelectric vibrating element are directly packaged in the ceramic base, as shown in Patent Document 1, in order to measure the characteristics of the piezoelectric vibrating element alone from the outside. A configuration for deriving to the outside is considered. In other words, a metallized wiring pattern is formed on the ceramic base so as to be connected to the input/output electrodes of the single piezoelectric vibrating element, and the metallized wiring pattern is led out to the castellation part formed on a part of the side end of the ceramic base for measurement. make up the terminal. By measuring in a state in which the measurement terminal of the piezoelectric oscillator configured in this way and the contact probe of the piezoelectric vibration element characteristic measuring device are in contact with each other, it is possible to measure the piezoelectric vibration rather than the characteristics of the entire oscillation circuit without other circuit parts intervening. Device properties can be measured.

ところで特許文献1にも示すように、近年の表面実装型圧電発振器では、セラミックのベースの収納部に発振用増幅器を内蔵したワンチップの集積回路素子と発振基準源としての圧電振動素子とを搭載して発振回路を構成するのが一般的なものとなっている。例えば発振用増幅器の発振回路構成としては、特許文献1に開示されているように、発振用増幅器の入力側(ゲート側)と出力側(ドレイン側)にそれぞれ容量素子(分割コンデンサC1,C2)が直列で接続されており、この発振用増幅器と前記容量素子との間に、圧電振動素子と帰還抵抗R1とが並列で接続されている。 By the way, as shown in Patent Document 1, recent surface-mounted piezoelectric oscillators are equipped with a one-chip integrated circuit element with a built-in oscillation amplifier and a piezoelectric vibrating element as an oscillation reference source in a housing portion of a ceramic base. It is common to construct an oscillation circuit by For example, as an oscillation circuit configuration of an oscillation amplifier, as disclosed in Patent Document 1, capacitive elements (divided capacitors C1 and C2) are provided on the input side (gate side) and the output side (drain side) of the oscillation amplifier, respectively. are connected in series, and a piezoelectric vibration element and a feedback resistor R1 are connected in parallel between the oscillation amplifier and the capacitive element.

実開平5-65110号Actual Kaihei 5-65110

このような発振用増幅器を内蔵した発振回路構成では、後に表面実装型圧電発振器が搭載される外部回路などの配線パターンの設計により、表面実装型圧電発振器の配線パターンと近接した状態で対向配置されることで、意図しない新たな浮遊容量が形成されることがあった。特に、圧電振動素子と発振用増幅器とを接続する配線パターンに対して新たな浮遊容量が形成されると、発振回路特性に直接影響を与えるため、周波数決定に伴う発振回路の設計のばらつきが生じやすくなることが懸念されている。 In the oscillation circuit configuration with such a built-in oscillation amplifier, due to the design of the wiring pattern of the external circuit in which the surface-mounted piezoelectric oscillator is mounted later, the wiring pattern of the surface-mounted piezoelectric oscillator is arranged in close proximity to the wiring pattern. As a result, an unintended new stray capacitance may be formed. In particular, when new stray capacitance is formed in the wiring pattern that connects the piezoelectric vibrating element and the oscillation amplifier, it directly affects the characteristics of the oscillation circuit, causing variations in the design of the oscillation circuit due to frequency determination. There are concerns that it will become easier.

このような問題点に対して、上述のような表面実装型圧電発振器の配線パターン構造では、発振用増幅器を内蔵した発振回路構成に対する浮遊容量の悪影響をできるだけ軽減させるような考慮がなされていないのが一般的である。つまり、表面実装型圧電発振器の各端子間の接続配置等によっては、浮遊容量が大きく変化してしまうことがあった。 To address this problem, in the wiring pattern structure of the surface-mounted piezoelectric oscillator as described above, no consideration is given to reducing, as much as possible, the adverse effects of stray capacitance on the oscillation circuit configuration that incorporates the oscillation amplifier. is common. In other words, the stray capacitance may change greatly depending on the connection arrangement between the terminals of the surface-mounted piezoelectric oscillator.

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、発振用増幅器を内蔵した発振回路構成の表面実装型圧電発振器に対して、その配線パターンによって生じる浮遊容量の悪影響を軽減し、その発振回路設計のばらつきをなくし、その電気的特性を高めることができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することを目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the adverse effects of stray capacitance caused by the wiring pattern of a surface-mounted piezoelectric oscillator having an oscillation circuit configuration that incorporates an oscillation amplifier. It is an object of the present invention to provide a highly reliable surface-mounted piezoelectric oscillator capable of eliminating variations in the electrical characteristics of the oscillator and improving its electrical characteristics.

上記目的を達成するために本発明は、
発振用増幅器を内蔵した集積回路素子と、前記集積回路素子と接続される一対の励振電極が形成された圧電振動素子と、セラミック基板が積層されて収納部と外装部とが構成され、収納部に形成された複数の配線パターンと、外装部の底面に形成され前記配線パターンの一部と接続された外部端子とを有する絶縁性のベースとがあり、前記ベースの収納部の上面を第1配線パターン面とし、当該第1配線パターン面には、前記集積回路素子の発振用増幅器の端子と前記圧電振動素子の励振電極を接続する一対の圧電振動素子用配線パターンを少なくとも有しており、前記第1配線パターン面と外装部の底面との間には、第2配線パターン面があり、当該第2配線パターン面には、機能の異なる少なくとも2つの直流配線パターンを有しており、前記2つの直流配線パターンと、前記一対の圧電振動素子用配線パターンの全部または一部とが平面視重畳した重畳部を有している
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention
An integrated circuit element having a built-in oscillation amplifier, a piezoelectric vibrating element having a pair of excitation electrodes connected to the integrated circuit element, and a ceramic substrate are laminated to form a storage section and an exterior section. and an insulative base having a plurality of wiring patterns formed on the bottom surface of the exterior and external terminals connected to a part of the wiring patterns. a wiring pattern surface, the first wiring pattern surface having at least a pair of piezoelectric vibrating element wiring patterns for connecting terminals of an oscillation amplifier of the integrated circuit element and excitation electrodes of the piezoelectric vibrating element; A second wiring pattern surface is provided between the first wiring pattern surface and the bottom surface of the exterior part, and the second wiring pattern surface has at least two DC wiring patterns having different functions, It is characterized by having an overlapping portion in which the two DC wiring patterns and all or part of the pair of wiring patterns for the piezoelectric vibrating element are superimposed in plan view.

上記構成により、集積回路素子の発振用増幅器と接続される前記一対の圧電振動素子用配線パターンの全部または一部には、前記機能の異なる少なくとも2つの直流配線パターンが重畳した重畳部を構成することで、セラミック基板の積層面を介した所定のギャップ寸法で構成される構造的にも安定した容量形成領域を形成することができる。この容量形成領域は、後に外部回路などの配線パターンが意図しない位置に配置されることで、新たな浮遊容量が形成されて増大することがないため、浮遊容量の変化しない電気的にも安定した領域とすることができる。 With the above configuration, all or part of the pair of piezoelectric vibrating element wiring patterns connected to the oscillation amplifier of the integrated circuit element constitutes a superimposed portion in which at least two DC wiring patterns having different functions are superimposed. Thus, it is possible to form a structurally stable capacitance forming region having a predetermined gap dimension through the laminated surfaces of the ceramic substrates. This capacitance formation region does not cause new stray capacitance to increase when wiring patterns such as external circuits are placed in unintended positions later, so the stray capacitance does not change and is electrically stable. can be a region.

そのうえで、本発明では、第1配線パターン面の圧電振動素子用配線パターンの全部または一部と重畳する第2配線パターン面の配線パターンについて、機能の異なる少なくとも2つの直流配線パターンに分担して構成しているため、複雑な配線パターンを形成することなく、容易かつ構造的にも安定した容量形成領域をより広範囲に形成することができる。特に、第2配線パターン面の配線パターンについて、1つの直流配線パターンのみで容量形成領域を構成する場合に比べて、第2配線パターン面を利用した2つの直流配線パターンの引き回しや配線パターン形状などの設計自由度が飛躍的に向上することで、上層の配線パターンや下層の搭載用外部端子パッドへの接続も容易に設計しやすくなり、かつより短距離での接続が行えるようになる。電源と接地に関連する配線のインピーダンスを下げることもできる。 In addition, in the present invention, the wiring pattern on the second wiring pattern surface that overlaps all or part of the wiring pattern for the piezoelectric vibrating element on the first wiring pattern surface is divided into at least two DC wiring patterns having different functions. Therefore, it is possible to easily form a structurally stable capacitor forming region in a wider range without forming a complicated wiring pattern. In particular, regarding the wiring pattern on the second wiring pattern surface, compared to the case where the capacitance forming region is configured with only one DC wiring pattern, the routing of the two DC wiring patterns using the second wiring pattern surface, the wiring pattern shape, etc. By dramatically improving the degree of design freedom, it becomes easier to design connections to wiring patterns on the upper layer and external terminal pads for mounting on the lower layer, and connections can be made over shorter distances. You can also reduce the impedance of the wiring associated with power and ground.

つまり、機能の異なる少なくとも2つの直流配線パターンにより、より広範囲で設計自由度の高い容量形成領域を構成することができ、複雑な配線パターンを形成することなく、より効率的に発振回路全体としての回路特性の安定化を実現することができる。そして、表面実装型圧電発振器の発振回路の周波数決定に伴う設計ばらつきが抑えられる。新たな浮遊容量の形成により電圧制御型圧電発振器では周波数可変量や周波数可変感度が低下することがなくなり、周波数可変バランスも良好なものとすることができる。 That is, by using at least two DC wiring patterns having different functions, it is possible to construct a capacitance forming region with a wider range and a higher degree of freedom in design, and the oscillation circuit as a whole can be formed more efficiently without forming a complicated wiring pattern. Stabilization of circuit characteristics can be realized. In addition, variations in design associated with determining the frequency of the oscillation circuit of the surface-mounted piezoelectric oscillator can be suppressed. By forming a new stray capacitance, the voltage-controlled piezoelectric oscillator does not lower the frequency variable amount and the frequency variable sensitivity, and the frequency variable balance can be improved.

また、前記2つの直流配線パターンが、電源用配線パターンと接地用配線パターンから構成してもよい。電源用配線パターンと接地用配線パターンは、圧電発振器に必要不可欠の配線パターンであり、配線のインピーダンスを下げるため絶縁ベースにおいて比較的専有面積を大きく形成することで特性の安定化を実現していることが一般的である。今回の構成では、このような配線パターンを有効活用することで、不必要に配線パターンの面積を拡大させることのない、構造的にも安定した小型化に有利な容量形成領域を形成することができる。 Also, the two DC wiring patterns may be composed of a wiring pattern for power supply and a wiring pattern for grounding. The wiring pattern for power supply and the wiring pattern for grounding are indispensable wiring patterns for the piezoelectric oscillator, and in order to lower the impedance of the wiring, the characteristics are stabilized by forming a relatively large exclusive area on the insulating base. is common. In the present configuration, by effectively utilizing such a wiring pattern, it is possible to form a capacitor forming region that is structurally stable and advantageous for miniaturization without unnecessarily increasing the area of the wiring pattern. can.

上記発明によれば、発振用増幅器を内蔵した発振回路構成の表面実装型圧電発振器に対して、その配線パターンによって生じる浮遊容量の悪影響を軽減し、その発振回路設計のばらつきをなくし、その電気的特性を高めることができるより信頼性の高い表面実装型圧電発振器を提供することができる。 According to the above invention, for a surface-mounted piezoelectric oscillator having an oscillation circuit configuration incorporating an oscillation amplifier, the adverse effects of stray capacitance caused by its wiring pattern are reduced, variations in the oscillation circuit design are eliminated, and electrical It is possible to provide a more reliable surface-mounted piezoelectric oscillator with improved characteristics.

本発明に適用される発振回路を示した図。1 is a diagram showing an oscillator circuit applied to the present invention; FIG. 本発明の実施形態を示す圧電振動素子を搭載し蓋を封止する前のベースの平面図。1 is a plan view of a base before mounting a piezoelectric vibrating element and sealing a lid, showing an embodiment of the present invention; FIG. 図2の集積回路素子と圧電振動素子を搭載する前のベースの平面図。FIG. 3 is a plan view of the base before mounting the integrated circuit element and the piezoelectric vibrating element in FIG. 2 ; 図2のベースの上基板を除いた圧電振動素子搭載面を有する第1中基板の平面図。FIG. 3 is a plan view of a first intermediate substrate having a piezoelectric vibrating element mounting surface excluding the upper substrate of the base in FIG. 2 ; 図2のベースの上基板と第1中基板を除いた集積回路素子搭載面を有する第2中基板の平面図。FIG. 3 is a plan view of a second intermediate substrate having an integrated circuit element mounting surface excluding the upper substrate and the first intermediate substrate of the base in FIG. 2; 図2のベースの上基板と第1中基板と第2中基板を除いた第2配線パターン面を有する下基板の平面図。FIG. 3 is a plan view of a lower substrate having a second wiring pattern surface excluding the upper substrate, the first intermediate substrate, and the second intermediate substrate of the base of FIG. 2; 図2の底面図Bottom view of Figure 2 本発明の実施形態を示す圧電振動素子を搭載し蓋を封止した状態の模式的な断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a piezoelectric vibrating element is mounted and a lid is sealed, showing an embodiment of the present invention; FIG. 本発明に適用される集積回路素子の底面図。FIG. 2 is a bottom view of an integrated circuit device applied to the present invention; 本発明の実施形態の変形例を示すベースの上基板と第1中基板と第2中基板を除いた第2配線パターン面を有する下基板の平面図。FIG. 11 is a plan view of a lower substrate having a second wiring pattern surface excluding the upper substrate, the first intermediate substrate, and the second intermediate substrate, showing a modified example of the embodiment of the present invention;

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。図1は本発明の表面実装型水晶発振器に適用される発振回路を示した図であり、図2は本発明の実施形態を示す圧電振動素子を搭載し蓋を封止する前のベースの平面図、図3は図2の集積回路素子と圧電振動素子を搭載する前のベースの平面図、図4は図2のベースの上基板を除いた圧電振動素子搭載面を有する第1中基板の平面図、図5は図2のベースの上基板と第1中基板を除いた集積回路素子搭載面を有する第2中基板の平面図、図6は図2のベースの上基板と第1中基板と第2中基板を除いた第2配線パターン面を有する下基板の平面図、図7は図2の底面図、図8は本発明の実施形態を示す圧電振動素子を搭載し蓋を封止した状態の模式的な断面図であり、図9は本発明の表面実装型水晶発振器に適用される集積回路素子を示した底面図である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings, taking as an example a surface-mounted crystal oscillator (surface-mounted piezoelectric oscillator) using a ceramic multilayer substrate base. FIG. 1 is a diagram showing an oscillation circuit applied to a surface-mounted crystal oscillator of the present invention, and FIG. 2 is a plane of a base before mounting a piezoelectric vibrating element and sealing a lid showing an embodiment of the present invention. 3 is a plan view of the base before mounting the integrated circuit element and the piezoelectric vibration element in FIG. 2, and FIG. 4 is the first intermediate substrate having the piezoelectric vibration element mounting surface excluding the upper substrate of the base in FIG. FIG. 5 is a plan view of a second middle substrate having an integrated circuit element mounting surface excluding the upper substrate and the first middle substrate of the base in FIG. 2, and FIG. 6 is the upper substrate and the first middle substrate of the base in FIG. FIG. 7 is a bottom view of FIG. 2, FIG. 8 is a plan view of the lower substrate having the second wiring pattern surface excluding the substrate and the second middle substrate, and FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view in a stopped state, and FIG. 9 is a bottom view showing an integrated circuit element applied to the surface-mounted crystal oscillator of the present invention.

本実施形態では、例えば表面実装型水晶発振器6は、平面視の外形サイズ(ベース1の平面視外形寸法)は縦横が約3.2mm(長辺)×2.5mm(短辺)のものとなっており、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4とからなる。 In this embodiment, for example, the surface-mounted crystal oscillator 6 has an outer size in plan view (the outer dimensions of the base 1 in plan view) of about 3.2 mm (long side)×2.5 mm (short side). A base 1 (hereinafter referred to as a base) made of an insulating ceramic multilayer substrate having a concave portion with an upper opening, an integrated circuit element 2 housed in the base, and an upper portion in the base. and a lid 4 joined to the opening of the base.

この表面実装型水晶発振器では、ベース1と蓋4とが後述する封止材5を用いて加熱溶融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。なお、前述の表面実装型水晶発振器の平面視外形サイズは一例であり、前記外形サイズ以外のパッケージサイズであっても本発明は適用可能である。以下、表面実装型水晶発振器6構成する各部材の概略について詳述する。 In this surface-mounted crystal oscillator, a base 1 and a lid 4 are heat-melted and hermetically sealed using a sealing material 5, which will be described later, to form a surface-mounted crystal oscillator 6. FIG. It should be noted that the outer size of the surface-mounted crystal oscillator in a plan view described above is merely an example, and the present invention can be applied to a package size other than the outer size. An outline of each member constituting the surface-mounted crystal oscillator 6 will be described in detail below.

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下基板11と、この下基板11上に積層したセラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板の第2中基板12と、この第2中基板12上に積層したセラミック材料の平面視枠形状の第1中基板13と、最上層のセラミック材料の平面視枠形状の上基板14とからなる4層で構成され、断面でみて凹形の収納部10とこれらを覆う外装部を有する箱状体に形成されている。なお、後述する集積回路素子2や圧電振動素子3の収納領域を構成する第1中基板13と上基板14については、各素子の厚みに対する余裕を持たせた状態で、200μm~300μm程度の厚さとし、より具体的には250μmの厚さで構成されている。これに対して、下基板11と第2中基板12については、層間部分に後述する第2配線パターンのみが構成される領域であるため、第1中基板13などに対して厚みを薄くしており、第1中基板13などの約半分の厚さとなる100μm~150μm程度の厚さとし、より具体的には125μmの厚さで構成されている。 The base 1 of the ceramic multilayer substrate is a rectangular parallelepiped as a whole, and the bottom substrate 11 is a single plate made of a ceramic material such as alumina, which is rectangular in plan view. A single rectangular second middle substrate 12, a frame-shaped first middle substrate 13 made of a ceramic material laminated on the second middle substrate 12, and a frame-shaped uppermost ceramic material. It is formed into a box-like body having a recessed housing portion 10 and an exterior portion covering them when viewed in cross section. The first intermediate substrate 13 and the upper substrate 14, which constitute the storage area for the integrated circuit element 2 and the piezoelectric vibrating element 3, which will be described later, have a thickness of about 200 μm to 300 μm with a margin for the thickness of each element. More specifically, it has a thickness of 250 μm. On the other hand, since the lower substrate 11 and the second middle substrate 12 are regions in which only the second wiring pattern described later is formed in the interlayer portion, they are made thinner than the first middle substrate 13 and the like. It has a thickness of about 100 μm to 150 μm, which is about half the thickness of the first intermediate substrate 13, and more specifically, a thickness of 125 μm.

前記収納部10の周囲には第1中基板13と上基板14が形成されており、当該上基板14の上面(端面)は平坦に形成されている。収納部10は下部収納部10aと上部収納部10b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4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3層構成でもよく、4層以上で構成してもよい。 A first intermediate substrate 13 and an upper substrate 14 are formed around the storage portion 10, and the upper surface (end surface) of the upper substrate 14 is formed flat. The storage portion 10 is composed of a lower storage portion 10a and an upper storage portion 10b, which accommodate the integrated circuit element 2 and the piezoelectric vibrating element 3, respectively. The ceramic multilayer substrate is not limited to the base having a four-layer structure as in the present embodiment, and may have a three-layer structure or four or more layers depending on the structure of the storage portion of the base.

前記セラミック多層基板のベース1の最上層である上基板14の上面(端面)は平坦であり、後述する蓋4との接合領域(金属膜)14aである。この接合領域14a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。 The top surface (end surface) of the upper substrate 14, which is the uppermost layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate, is flat and serves as a bonding area (metal film) 14a with the lid 4, which will be described later. The junction region 14a is composed of a metallized layer made of a metallized material such as tungsten or molybdenum, a nickel layer laminated on the metallized layer, and a gold layer laminated on the nickel layer. Tungsten or molybdenum is integrally formed during firing of the ceramic by metallization technology utilizing thick film printing technology, and a nickel layer and a gold layer are plated on the metallization layer in this order.

ベース1の外周壁の四角には上下方向に伸長する複数のキャスタレーションC1が形成され、ベース1の外周壁の辺の一部には上下方向に伸長する2つのキャスタレーションC2が形成されている。当該キャスタレーションはベースの外周壁に対して円弧状あるいは半長円状の切り欠きが上下方向に形成された構成である。なお、前記接合領域14aはベースの第1中基板13と上基板14を上下に貫通接続する導電ビアV1やキャスタレーションC1上部に形成された図示しない配線パターンのいずれか少なくとも一方により、ベース底面側に形成された後述する搭載用外部端子パッドGT2に電気的に導出されている。当該外部端子パッドGT2を接地用として接続することにより、後述する金属製の蓋が接合領域14a、導電ビアやキャスタレーション上部の配線パターンなどを介して接地され、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。 A plurality of vertically extending castellations C1 are formed on the square of the outer peripheral wall of the base 1, and two vertically extending castellations C2 are formed on a part of the side of the outer peripheral wall of the base 1. . The castellation has a configuration in which arc-shaped or semi-elliptical notches are formed in the outer peripheral wall of the base in the vertical direction. The bonding region 14a is formed by at least one of a conductive via V1 vertically penetrating the first middle substrate 13 and the upper substrate 14 of the base and a wiring pattern (not shown) formed on the castellation C1. are electrically led out to mounting external terminal pads GT2 formed in the later described. By connecting the external terminal pad GT2 for grounding, a metal lid, which will be described later, is grounded via a bonding region 14a, a conductive via, a wiring pattern on the upper part of the castellation, and the like, and the surface mount type crystal oscillator is electromagnetically connected. You can get a shield effect.

ベース1内部において、下方面には前記第1中基板13により構成され、集積回路素子2を収納する下収納部10aが形成され、当該下収納部の底面から上部に突出し、後述する圧電振動素子の端部を保持する保持台10cと、前記下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。また前記下収納部10aの上方には前記上基板14により構成された上収納部10bが形成されている。 Inside the base 1, a lower housing portion 10a is formed on the lower surface of the base 1 and is composed of the first intermediate substrate 13. The lower housing portion 10a for housing the integrated circuit element 2 is formed. and a pillow portion 10d facing the holding table through the lower storage portion. An upper storage portion 10b composed of the upper substrate 14 is formed above the lower storage portion 10a.

以下、上基板14より下層に配置される各基板上面に形成される配線パターンついて図面とともに説明する。 Wiring patterns formed on the upper surface of each substrate arranged below the upper substrate 14 will be described below with reference to the drawings.

圧電振動素子3の搭載面は、図3および図4に示すように、第1中基板13の上面部分により構成される。第1中基板13の上面(前記上収納部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内部端子パッドNTと配線パターンHが形成されている。前記保持台10cは第2中基板14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。図4の点線は上基板14の上部に配置される封止材5を透過させたものである。 The mounting surface of the piezoelectric vibrating element 3 is constituted by the upper surface portion of the first intermediate substrate 13, as shown in FIGS. A holding base 10c for mounting a piezoelectric vibrating element 3 described later is formed on the upper surface of the first intermediate substrate 13 (bottom surface of the upper storage portion 10b), and the piezoelectric vibrating element 3 described later is connected to the upper surface thereof. A pair of internal terminal pads NT and a wiring pattern H are formed. The holding table 10c is formed by protruding a part of the second middle substrate 14 toward the housing portion 10. As shown in FIG. The dashed line in FIG. 4 is obtained through the sealing material 5 arranged on the upper part of the upper substrate 14 .

前記セラミック多層基板のベース1の中間層である第1中基板13の外周の辺の一部に形成されたキャスタレーションC2の上面には、前記第1内部端子パッドNT1と接続される第1測定用外部端子パッドGT5と、前記第2内部端子パッドNT2と接続される第2測定用外部端子パッドGT6が形成されている。なお、本形態では、キャスタレーションC2と第1測定用外部端子パッドGT5、およびキャスタレーションC2と第2測定用外部端子パッドGT6について、ベース1の長辺堤部(長辺側壁部)の中央部分でお互いに対向して形成したものを例にしているが、この場所に限定されるものでもない。 A first measuring pad connected to the first internal terminal pad NT1 is provided on the upper surface of the castellation C2 formed on a part of the outer peripheral side of the first intermediate substrate 13, which is the intermediate layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate. An external terminal pad for measurement GT5 and a second external terminal pad for measurement GT6 connected to the second internal terminal pad NT2 are formed. In the present embodiment, the castellation C2 and the first external terminal pad GT5 for measurement, and the castellation C2 and the second external terminal pad GT6 for measurement are formed in the central portion of the long side wall portion (long side wall portion) of the base 1. are formed facing each other in the example, but it is not limited to this location.

具体的には図4に示すように、後述する圧電振動素子3の一方の励振電極31と接続される第1内部端子パッドNT1は、入力側配線パターンH1と第1中基板13を貫通接続する導電ビアV2により下層の第2中基板12の上面の配線パターンへ電気的に導出されるとともに、前記第1測定用外部端子パッドGT5と入力側配線パターンH1により導出されている。また後述する圧電振動素子3の他方の励振電極32と接続される第2内部端子パッドNT2は、出力側配線パターンH2と第1中基板13を貫通接続する導電ビアV3により下層の第2中基板12の上面の配線パターンへ電気的に導出されるとともに、前記第2測定用外部端子パッドGT6と出力側配線パターンH2により導出されている。なお、前記一対の第1測定用外部端子パッドGT5と第2測定用外部端子パッドGT6に対して、圧電振動素子特性装置のコンタクトプローブを接触することで後述する圧電振動素子3単独の特性を測定することができる。 Specifically, as shown in FIG. 4, a first internal terminal pad NT1 connected to one excitation electrode 31 of the piezoelectric vibrating element 3, which will be described later, penetrates the input-side wiring pattern H1 and the first intermediate substrate 13. It is electrically led to the wiring pattern on the upper surface of the second intermediate substrate 12 in the lower layer by the conductive via V2, and is led out by the first external terminal pad GT5 for measurement and the input side wiring pattern H1. A second internal terminal pad NT2 connected to the other excitation electrode 32 of the piezoelectric vibrating element 3, which will be described later, is connected to the lower second intermediate substrate by a conductive via V3 that penetrates and connects the output-side wiring pattern H2 and the first intermediate substrate 13. 12, and is led out by the second external terminal pad GT6 for measurement and the output-side wiring pattern H2. A contact probe of a piezoelectric vibration element characteristic device is brought into contact with the pair of first external terminal pad GT5 for measurement and second external terminal pad GT6 for measurement to measure the characteristic of the piezoelectric vibration element 3 alone, which will be described later. can do.

本発明では集積回路素子2と接続される搭載面を第1配線パターン面として定義しており、図4および図5に示すように、第2中基板12の上面部分により構成される。第2中基板12の上面(前記下収納部10aの底面)には、後述する集積回路素子2と接続される複数の内部端子パッドMTと配線パターンIが並んで形成されている。具体的には図5に示すように、前記ベースの内部端子パッドMTには、後述する集積回路素子2の入力側パッド21(入力側端子)と接続される入力側内部端子パッドMT1と、後述する集積回路素子2の出力側パッド22(出力側端子)と接続される出力側内部端子パッドMT2と、後述する集積回路素子2の他機能パッド23と接続される他機能用内部端子パッドMT3と、後述する集積回路素子2の接地用パッド24と接続される接地用内部端子パッドMT4と、後述する集積回路素子2の出力用パッド25と接続される出力用内部端子パッドMT5と、後述する集積回路素子2の電源用パッド26と接続する電源用内部端子パッドMT6とが形成されている。図5の点線は収納部10aとの境界をなす第1中基板13の内周枠端部を透過させたものである。 In the present invention, the mounting surface connected to the integrated circuit element 2 is defined as the first wiring pattern surface, which is constituted by the upper surface portion of the second intermediate substrate 12, as shown in FIGS. A plurality of internal terminal pads MT and wiring patterns I connected to an integrated circuit element 2, which will be described later, are formed side by side on the upper surface of the second intermediate substrate 12 (the bottom surface of the lower housing portion 10a). Specifically, as shown in FIG. 5, the internal terminal pads MT of the base include input-side internal terminal pads MT1 connected to input-side pads 21 (input-side terminals) of the integrated circuit element 2, which will be described later, and input-side internal terminal pads MT1, which will be described later. an output-side internal terminal pad MT2 connected to the output-side pad 22 (output-side terminal) of the integrated circuit element 2, and an internal terminal pad MT3 for other functions connected to another function pad 23 of the integrated circuit element 2, which will be described later. , an internal grounding terminal pad MT4 connected to a grounding pad 24 of the integrated circuit element 2 to be described later, an internal output terminal pad MT5 connected to an output pad 25 of the integrated circuit element 2 to be described later, and an integrated terminal pad MT5 to be described later. A power supply internal terminal pad MT6 connected to the power supply pad 26 of the circuit element 2 is formed. The dotted line in FIG. 5 shows the end portion of the inner peripheral frame of the first middle substrate 13 forming the boundary with the storage portion 10a.

また前記ベースの配線パターンIには、入力側内部端子パッドMT1と第1内部端子パッドNT1とを前記導電ビアV2とともに接続する入力側配線パターンI1(圧電振動素子用配線パターン)と、出力側内部端子パッドMT2と第2内部端子パッドNT2とを前記導電ビアV3とともに接続する出力側配線パターンI2(圧電振動素子用配線パターン)と、他機能用内部端子パッドMT3と後述する他機能用の搭載用外部端子パッドGT3とを接続する他機能用配線パターンI3と、接地用内部端子パッドMT4と後述する接地用の搭載用外部端子パッドGT2とを接続する第1接地用配線パターンI4と、出力用内部端子パッドMT5と後述する出力用の搭載用外部端子パッドGT1とを接続する出力用配線パターンI5と、電源用内部端子パッドMT6と後述する電源用の搭載用外部端子パッドGT4とを接続する第1電源用配線パターンI6とが形成されている。 The wiring pattern I of the base includes an input wiring pattern I1 (piezoelectric vibrating element wiring pattern) connecting the input side internal terminal pad MT1 and the first internal terminal pad NT1 together with the conductive via V2, and an output side internal wiring pattern I1. An output side wiring pattern I2 (wiring pattern for piezoelectric vibrating element) connecting the terminal pad MT2 and the second internal terminal pad NT2 together with the conductive via V3, and an internal terminal pad MT3 for other functions and mounting for other functions to be described later. Other function wiring pattern I3 connecting external terminal pad GT3, first grounding wiring pattern I4 connecting internal grounding terminal pad MT4 and mounting external terminal pad GT2 for grounding described later, internal output An output wiring pattern I5 for connecting the terminal pad MT5 and an output mounting external terminal pad GT1, which will be described later, and a first wiring pattern I5 for connecting the power supply internal terminal pad MT6 and a power supply mounting external terminal pad GT4, which will be described later. A wiring pattern I6 for power supply is formed.

集積回路素子2の搭載面とベース1の底面(外装部の底面)は、下基板11と第2中基板12の積層体における平面側と底面側からなり、下基板11と第2中基板12の間に層間部分を有している。本発明では、この層間部分に対応する面の一部を前記第1配線パターン面に対応する第2配線パターン面として定義しており、図6に示すように、下基板11の上面部分により構成される。本発明では、下基板11の上面には、後述する集積回路素子2と直流成分で接続される接地用と電源用の2つの配線パターンJが下基板11の上面の面積の大部分を占有するように形成されていることに特徴がある。このような直流成分からなる配線パターンJでは、入力側内部端子パッドと入力側配線パターンを合わせた領域(以下、入力側配線部と称する)、および出力側内部端子パッドと出力側配線パターンを合わせた領域(以下、出力側配線部と称する)に対向させることで、これらに不要なノイズを与えることなく、かつ安定した容量形成領域として構成することができる。 The mounting surface of the integrated circuit element 2 and the bottom surface of the base 1 (bottom surface of the exterior part) are composed of the plane side and the bottom side of the laminate of the lower substrate 11 and the second middle substrate 12 . has an interlayer portion between In the present invention, a portion of the surface corresponding to this interlayer portion is defined as a second wiring pattern surface corresponding to the first wiring pattern surface, and as shown in FIG. be done. In the present invention, on the upper surface of the lower substrate 11, two wiring patterns J for grounding and power supply, which are connected to an integrated circuit element 2, which will be described later, with a DC component, occupy most of the area of the upper surface of the lower substrate 11. It is characterized by being formed like this. In the wiring pattern J composed of such a DC component, there is an area where the input side internal terminal pad and the input side wiring pattern are combined (hereinafter referred to as an input side wiring portion), and an output side internal terminal pad and the output side wiring pattern are combined. By facing the region (hereinafter referred to as the output-side wiring portion), it is possible to form a stable capacitance forming region without imparting unnecessary noise to these regions.

具体的には図6に示すように、第1接地用配線パターンI4と後述する接地用の搭載用外部端子パッドGT2とに接続されている第2接地用配線パターンJ1と、第1電源用配線パターンI6と後述する電源用の搭載用外部端子パッドGT4とに接続されている第2電源用配線パターンJ2とが形成されている。本形態のように、入力側配線部および出力側配線部と対向させるための直流成分からなる配線パターンJについて、第2接地用配線パターンJ1と第2電源用配線パターンJ2との二つに分担して構成しているため、複雑な配線パターンを形成することなく、容易かつ構造的にも安定した容量形成領域を形成することができる。特に、第2接地用配線パターンJ1あるいは第2電源用配線パターンJ2のみを形成する場合に比べて、第2配線パターン面を利用した2つの直流配線パターンの引き回しや配線パターン形状などの設計自由度が飛躍的に向上することで、上層の配線パターンや下層の搭載用外部端子パッドへの接続も容易に設計しやすくなり、かつより短距離での接続が行えるようになる。電源と接地に関連する配線のインピーダンスを下げることもできる。 Specifically, as shown in FIG. 6, a second grounding wiring pattern J1 connected to a first grounding wiring pattern I4 and a mounting external terminal pad GT2 for grounding described later, and a first power supply wiring are connected to each other. A pattern I6 and a second power supply wiring pattern J2 connected to a mounting external terminal pad GT4 for power supply, which will be described later, are formed. As in the present embodiment, the wiring pattern J composed of the direct-current component to face the input side wiring portion and the output side wiring portion is divided into the second grounding wiring pattern J1 and the second power supply wiring pattern J2. As a result, it is possible to easily form a structurally stable capacitance forming region without forming a complicated wiring pattern. In particular, compared to the case where only the second ground wiring pattern J1 or the second power supply wiring pattern J2 is formed, the degree of freedom in designing the routing of the two DC wiring patterns and the wiring pattern shape using the second wiring pattern surface. With the dramatic improvement in , it becomes easier to design connections to wiring patterns in upper layers and external terminal pads for mounting in lower layers, and connections can be made over shorter distances. You can also reduce the impedance of the wiring associated with power and ground.

また、第2接地用配線パターンJ1は第1接地用配線パターンI4より平面積が大きく、第2電源用配線パターンJ2は第1電源用配線パターンI6より平面積が大きい状態で形成されている。図6の点線は上層の第2中基板12の上面に形成された各内部端子パッドMT1~MT6と各配線パターンI1~I6を透過させたものである。なお、本形態では、直流配線パターンとして、接地用と電源用の2つの配線パターンJで構成しているが、接地用のみ、あるいは電源用のみで構成してもよい。また、他の機能の直流配線パターンを組み合わせたり、追加で配置してもよい。 The second ground wiring pattern J1 is formed to have a larger planar area than the first ground wiring pattern I4, and the second power supply wiring pattern J2 is formed to have a larger planar area than the first power supply wiring pattern I6. Dotted lines in FIG. 6 show internal terminal pads MT1 to MT6 and wiring patterns I1 to I6 formed on the upper surface of the upper second intermediate substrate 12. FIG. In this embodiment, the DC wiring pattern is composed of two wiring patterns J for grounding and power supply, but may be composed of only one for grounding or only for power supply. Also, DC wiring patterns for other functions may be combined or additionally arranged.

前記セラミック多層基板のベース1の最下層である下基板11の下面(底面)には、外部部品や外部機器と接続される複数の搭載用外部端子パッドGTが形成されている。具体的には図7に示すように、搭載用外部端子パッドGT1,GT2,GT3,GT4が形成され、前記搭載用外部端子パッドGT1~GT4から上部にベースのキャスタレーションC1に形成された図示しない外部用配線パターンにより、上記各配線パターンI3~I6および第2接地用配線パターンJ1、第2電源用配線パターンJ2に電気的に導出されている。搭載用外部端子パッドGT1は発振出力用外部端子とし、搭載用外部端子パッドGT2は接地用外部端子とし、搭載用外部端子パッドGT3はOE端子(Output Enable)や制御電圧端子(VCONT)などの直流の他機能用外部端子とし、搭載用外部端子パッドGT4は電源用外部端子として機能する。 A plurality of mounting external terminal pads GT connected to external components and external equipment are formed on the lower surface (bottom surface) of the lower substrate 11, which is the lowest layer of the base 1 of the ceramic multilayer substrate. Specifically, as shown in FIG. 7, mounting external terminal pads GT1, GT2, GT3, and GT4 are formed, and a castellation C1 (not shown) formed on the base above the mounting external terminal pads GT1 to GT4 is formed. The external wiring patterns are electrically led to the wiring patterns I3 to I6, the second grounding wiring pattern J1, and the second power supply wiring pattern J2. The external mounting terminal pad GT1 is used as an external terminal for oscillation output, the external mounting terminal pad GT2 is used as an external terminal for grounding, and the external mounting terminal pad GT3 is used as a DC terminal such as an OE terminal (Output Enable) and a control voltage terminal (VCONT). are used as external terminals for other functions, and the mounting external terminal pad GT4 functions as an external terminal for power supply.

以上のような構成のベース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、前記各内部端子パッド、各外部端子パッド、および配線パターンは前述の接合領域13a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。 The base having the structure described above is formed using a well-known ceramic lamination technique or metallization technique, and the internal terminal pads, the external terminal pads, and the wiring pattern are made of tungsten, molybdenum, or the like, similar to the formation of the bonding regions 13a described above. A nickel plated layer and a gold plated layer are formed on the upper surface of the metallized layer.

本発明では、前記第1配線パターン面に形成された入力側内部端子パッドMT1および入力側配線パターンI1と、出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2に対する、前記第2配線パターン面に形成された第2接地用配線パターンJ1と、第2電源用配線パターンJ2との平面視重畳関係に特徴点がある。具体的には図6のべた塗り部分に示すように、これらの配線パターンなどが平面視重畳する部分としては、入力側内部端子パッドMT1および入力側配線パターンI1と第2電源用配線パターンJ2との平面視重畳した入力側重畳部K1と、出力側配線パターンI2と第2電源用配線パターンJ2との平面視重畳した第1の出力側重畳部K2と、出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2と第2接地用配線パターンJ1との平面視重畳した第2の出力側重畳部K3の3つがある。このうち、出力側重畳部K2とK3を合わせた平面視面積に対して、入力側重畳部K1の平面視面積の方が大きい状態で形成することがより望ましい。 In the present invention, the input-side internal terminal pad MT1 and the input-side wiring pattern I1 formed on the first wiring pattern surface and the output-side internal terminal pad MT2 and the output-side wiring pattern I2 are formed on the second wiring pattern surface. There is a characteristic point in the overlapping relation between the second ground wiring pattern J1 and the second power supply wiring pattern J2 in plan view. More specifically, as shown in solid areas in FIG. 6, the overlapping portions of these wiring patterns in plan view include the input-side internal terminal pad MT1, the input-side wiring pattern I1, and the second power supply wiring pattern J2. , a first output-side superimposed portion K2 in which the output-side wiring pattern I2 and the second power supply wiring pattern J2 are superimposed in a plan view, an output-side internal terminal pad MT2, and an output-side internal terminal pad MT2. There are three second output-side overlapping portions K3 in which the wiring pattern I2 and the second grounding wiring pattern J1 are superimposed in plan view. Among these, it is more desirable to form the input side superimposed portion K1 in a state where the plan view area is larger than the plan view area of the output side superimposed portions K2 and K3 combined.

この構成では、入力側重畳部K1の平面視の面積を出力側重畳部K2と出力側重畳部K3を合わせた面積より大きく形成して、事後的に浮遊容量の変化しない電気的に安定した領域としているため、集積回路素子2の発振用増幅器の入力側(ゲート側)に接続される入力側内部端子パッドMT1・入力側配線パターンI1については、新たな浮遊容量が形成され増大しにくくなり、より効果的に浮遊容量が変化しにくくできる。 In this configuration, the planar view area of the input-side superimposed portion K1 is formed to be larger than the combined area of the output-side superimposed portion K2 and the output-side superimposed portion K3, thereby providing an electrically stable region in which the stray capacitance does not change afterwards. Therefore, in the input side internal terminal pad MT1 and the input side wiring pattern I1 connected to the input side (gate side) of the oscillation amplifier of the integrated circuit element 2, a new stray capacitance is formed and is less likely to increase. The stray capacitance can be made less likely to change more effectively.

なお、本形態では入力側内部端子パッドMT1と入力側配線パターンI1と合わせた入力側配線部の平面視の面積の100パーセントを第2電源用配線パターンJ2などで覆い隠すことで、入力側内部端子パッドMT1と入力側配線パターンI1が新たな浮遊容量の影響を全く受けない最も好ましい形態としている。しかしながら、ベースの配線設計によりこのように構成することが困難であっても、全ての入力側配線部の平面積に対する入力側重畳部の平面積の比率を50パーセント以上確保することができれば新たな浮遊容量の影響を効果的になくすことができる。 In this embodiment, by covering 100% of the planar view area of the input-side wiring portion including the input-side internal terminal pad MT1 and the input-side wiring pattern I1 with the second power supply wiring pattern J2 or the like, the input-side internal The terminal pad MT1 and the input-side wiring pattern I1 are the most preferable form in which the new stray capacitance does not affect them at all. However, even if such a configuration is difficult due to the wiring design of the base, if the ratio of the plane area of the input-side overlapping portion to the plane area of all the input-side wiring portions can be secured at 50% or more, a new The effect of stray capacitance can be effectively eliminated.

同様に、全ての出力側配線部の平面積に対する出力側重畳部の平面積の比率についても50パーセント以上確保することで浮遊容量の影響をなくすうえで望ましい。 Similarly, it is desirable to eliminate the influence of stray capacitance by ensuring that the ratio of the plane area of the output-side overlapping portion to the plane area of all the output-side wiring portions is 50% or more.

なお、上記実施形態に限らず、図10の変形例に示すように、前記第1配線パターン面に形成された入力側内部端子パッドMT1および入力側配線パターンI1と、出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2との全てが、前記第2配線パターン面に形成された第2接地用配線パターンJ3と、第2電源用配線パターンJ4との平面視重畳したものであってもよい。すなわち、当該一対の圧電振動素子用配線パターンの全部が平面視重畳した入力側重畳部K4と出力側重畳部K5を有していてもよい。このような変形例では、浮遊容量の影響をさらになくすうえで望ましい。 In addition to the above embodiment, as shown in the modification of FIG. 10, the input-side internal terminal pad MT1 and the input-side wiring pattern I1 formed on the first wiring pattern surface, the output-side internal terminal pad MT2 and The output-side wiring pattern I2 may be formed by superimposing the second grounding wiring pattern J3 and the second power supply wiring pattern J4 formed on the second wiring pattern surface in plan view. That is, all of the pair of wiring patterns for piezoelectric vibrating elements may have an input side superimposed portion K4 and an output side superimposed portion K5 that are superimposed in plan view. Such a variant is desirable to further eliminate the effects of stray capacitance.

前記下収納部10aの内底面に搭載される集積回路素子2は、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。図9に示すように、その底面側には発振用増幅器の入力側に接続される入力側パッド21と、発振用増幅器の出力側と接続されると出力側パッド22と、他のパッド23~26とが形成されている。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21~26とベース1に形成された内部端子パッドMT1~MT6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、金属ワイヤを用いてもよい。 The integrated circuit element 2 mounted on the inner bottom surface of the lower housing portion 10a is a one-chip integrated circuit element containing an oscillation amplifier, and together with the piezoelectric vibrating element 3 constitutes an oscillation circuit. As shown in FIG. 9, on the bottom side thereof, an input side pad 21 connected to the input side of the oscillation amplifier, an output side pad 22 connected to the output side of the oscillation amplifier, and other pads 23 to 26 are formed. In the integrated circuit element 2, a plurality of pads 21 to 26 of the integrated circuit element 2 and internal terminal pads MT1 to MT6 formed on the base 1 are connected by FCB, for example, via metal bumps C such as gold. . In addition, in this embodiment, a configuration in which metal bumps are used for bonding is used as an example, but metal wires may be used.

なお、本形態で用いられる集積回路素子2は、圧電振動素子3の周波数信号を増幅する発振回路部のみを具備したいわゆるSPXO用の集積回路素子に限らず、周波数調整回路を付加機能として具備されたいわゆるVCXO用の集積回路素子であってもよく、温度補償機能などが付加機能として具備されたいわゆるTCXO用の集積回路素子でもよい。また、これらを組みあわされた集積回路素子であってもよい。集積回路素子2としては、CMOS以外のバイポーラ、バイCMOSなどであってもよい。 The integrated circuit element 2 used in the present embodiment is not limited to a so-called SPXO integrated circuit element having only an oscillation circuit section for amplifying the frequency signal of the piezoelectric vibrating element 3, and may be equipped with a frequency adjustment circuit as an additional function. Alternatively, it may be a so-called VCXO integrated circuit element, or a so-called TCXO integrated circuit element having an additional function such as a temperature compensation function. Also, an integrated circuit element in which these are combined may be used. The integrated circuit element 2 may be bipolar or bi-CMOS other than CMOS.

前記集積回路素子2の上方で、前記収納部10の同一空間である上収納部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、その表裏面に対向して一対の矩形状励振電極31,32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。 Above the integrated circuit element 2, the piezoelectric vibrating element 3 is mounted with a predetermined interval in the upper storage portion 10b which is the same space as the storage portion 10. As shown in FIG. The piezoelectric vibrating element 3 is, for example, a rectangular AT-cut crystal vibrating plate, and a pair of rectangular excitation electrodes 31 and 32 and their extraction electrodes are formed facing each other on the front and rear surfaces of the piezoelectric vibrating element 3 . These electrodes are, for example, laminated thin films composed of a base electrode layer of chromium or nickel, an intermediate electrode layer of silver or gold, and an upper electrode layer of chromium or nickel, a base electrode layer of chromium or nickel, and a silver electrode layer. Alternatively, it is a laminated thin film composed of a gold upper electrode layer. Each of these electrodes can be formed by a thin film forming means such as a vacuum deposition method or a sputtering method.

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、前記導電性樹脂接着剤Sは、前記第1内部端子パッドNT1、および第2内部端子パッドNT2の上面に塗布されるとともに、前記導電性樹脂接着剤Sを前記圧電振動素子3と前記保持台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、前記圧電振動素子3の一端部をベース1の下収納部10aの底面から隙間を設けながら、前記圧電振動素子3の対向する他端部を前記ベースの保持台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、ろう材などを用いてもよい。 The piezoelectric vibrating element 3 and the base 1 are joined together by using, for example, a paste-like silicone-based conductive resin adhesive (conductive joining material) S containing metal micro-pieces such as silver filler. As shown in FIG. 2, the conductive resin adhesive S is applied to the upper surfaces of the first internal terminal pad NT1 and the second internal terminal pad NT2, and the conductive resin adhesive S is applied to the piezoelectric vibration. By interposing between the element 3 and the holding table 10c and hardening, they are electrically and mechanically joined to each other. As described above, while providing a gap between one end of the piezoelectric vibration element 3 and the bottom surface of the lower housing portion 10a of the base 1, the opposite end of the piezoelectric vibration element 3 is joined to the holding table 10c of the base. Cantilevered. In this embodiment, a configuration in which silicone-based conductive resin adhesive is used for bonding is used as an example. may

ベース1を気密封止する蓋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り、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。 A lid 4 for airtightly sealing the base 1 has, for example, a structure in which a metal brazing material (sealing material) is formed on a core material made of kovar or the like. It is configured to be bonded to the bonding region (metal film) 13a. The plan view outline of the metal lid is substantially the same as or slightly smaller than the outline of the ceramic base.

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に対して前記金属製の蓋4にて被覆し、金属製の蓋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。 The joint region 13a of the base 1, in which the integrated circuit element 2 and the piezoelectric vibration element 3 are stored in the storage portion 10, is covered with the metal lid 4, and the sealing material 5 of the metal lid 4 and the base are separated. The surface-mounted crystal oscillator 6 is completed by melting and hardening the bonding region 13a and hermetically sealing it.

以上のように構成された表面実装型水晶発振器6におけるC-MOSインバータの発振回路構成を図1に示している。すなわちC-MOSインバータの入力側(ゲート側G)と出力側(ドレイン側D)にそれぞれ容量素子(分割コンデンサC1,C2)が直列で接続されており、このC-MOSインバータと前記容量素子との間に、圧電振動素子3と帰還抵抗Rとが並列で接続されている。なお、この発振回路では圧電振動素子3の単体での電気的特性を計測するための測定用外部端子X1,X2と、発振出力用の搭載外部端子OUTについて開示しているが、他の搭載外部端子(電源等)については図示していない。 FIG. 1 shows the oscillating circuit configuration of the C-MOS inverter in the surface-mounted crystal oscillator 6 configured as described above. That is, capacitive elements (divided capacitors C1 and C2) are connected in series to the input side (gate side G) and output side (drain side D) of the C-MOS inverter, respectively. Between them, the piezoelectric vibrating element 3 and the feedback resistor R are connected in parallel. In this oscillation circuit, the measurement external terminals X1 and X2 for measuring the electrical characteristics of the piezoelectric vibrating element 3 alone and the mounted external terminal OUT for oscillation output are disclosed. Terminals (power supply, etc.) are not shown.

上記実施形態により、集積回路素子2の発振用増幅器の入力側と接続される入力側内部端子パッドMT1および入力側配線パターンI1には、第2電源用配線パターンJ2との平面視重畳した入力側重畳部K1を構成する。集積回路素子2の発振用増幅器の出力側と接続される出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2には、第2電源用配線パターンJ2との平面視重畳した第1の出力側重畳部K2を構成し、出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2には、第2接地用配線パターンJ1との平面視重畳した第2の出力側重畳部K3を構成する。これらの重畳部により、セラミック基板の積層面を介した第2中基板12の厚み125μmのギャップ寸法で構成される構造的にも安定した容量形成領域を形成することができる。 According to the above-described embodiment, the input side internal terminal pad MT1 and the input side wiring pattern I1 connected to the input side of the oscillation amplifier of the integrated circuit element 2 have an input side wiring pattern superimposed on the second power supply wiring pattern J2 in plan view. A superimposition unit K1 is configured. The output side internal terminal pad MT2 connected to the output side of the oscillation amplifier of the integrated circuit element 2 and the output side wiring pattern I2 are provided with a first output side superimposed portion superimposed on the second power supply wiring pattern J2 in plan view. K2 is configured, and a second output side overlapping portion K3 that overlaps the second grounding wiring pattern J1 in plan view is configured in the output side internal terminal pad MT2 and the output side wiring pattern I2. These superimposed portions can form a structurally stable capacitance forming region constituted by a gap dimension of 125 μm in thickness of the second intermediate substrate 12 through the laminated surface of the ceramic substrate.

これらの容量形成領域は、後に外部回路などの配線パターンが対向配置されることで、新たな浮遊容量が形成されることがないため、事後的に浮遊容量の変化しない電気的にも安定した領域とすることができる。また、上記ギャップ寸法はセラミック積層基板の単板の厚み以上となるため、一定厚みで50μmより大きく距離をとって容量形成領域を構成することができる。このため、容量としても比較的微小な値に留めることが可能で、発振回路における電気的な特性に対しても影響することが少なくできる。 These capacitance formation areas are electrically stable areas where the stray capacitance does not change after the fact because new stray capacitance will not be formed when wiring patterns such as external circuits are placed opposite each other later. can be In addition, since the gap dimension is equal to or larger than the thickness of the single plate of the ceramic laminated substrate, the capacitance forming region can be configured with a distance larger than 50 μm with a constant thickness. Therefore, the capacitance can be kept to a relatively small value, and the electrical characteristics of the oscillation circuit can be less affected.

そのうえで、第1配線パターン面の入力側内部端子パッドMT1および入力側配線パターンI1(圧電振動素子用配線パターン)、出力側内部端子パッドMT2および出力側配線パターンI2(圧電振動素子用配線パターン)と重畳する第2配線パターン面の配線パターンについて、第2接地用配線パターンJ1と第2電源用配線パターンJ2との二つに分担して構成しているため、複雑な配線パターンを形成することなく、容易かつ構造的にも安定した容量形成領域をより広範囲に形成することができる。 Then, on the first wiring pattern surface, the input side internal terminal pad MT1 and the input side wiring pattern I1 (wiring pattern for piezoelectric vibrating element), the output side internal terminal pad MT2 and the output side wiring pattern I2 (wiring pattern for piezoelectric vibrating element), and Since the wiring pattern on the second wiring pattern surface to be superimposed is divided into the second grounding wiring pattern J1 and the second power supply wiring pattern J2, it is not necessary to form a complicated wiring pattern. , it is possible to easily form a structurally stable capacitor forming region in a wider range.

つまり、第2接地用配線パターンJ1と第2電源用配線パターンJ2の2つの直流配線パターンにより、より広範囲で設計自由度の高い容量形成領域を構成することができ、複雑な配線パターンを形成することなく、より効率的に発振回路全体としての回路特性の安定化を実現することができる。そして、表面実装型圧電発振器6の発振回路の周波数決定に伴う設計ばらつきが抑えられる。新たな浮遊容量の形成により電圧制御型圧電発振器では周波数可変量や周波数可変感度が低下することがなくなり、周波数可変バランスも良好なものとすることができる。 In other words, the two DC wiring patterns of the second ground wiring pattern J1 and the second power supply wiring pattern J2 can form a capacitance forming region with a wider range and a higher degree of freedom in design, thus forming a complicated wiring pattern. Therefore, it is possible to more efficiently stabilize the circuit characteristics of the oscillation circuit as a whole. In addition, variations in design associated with determining the frequency of the oscillation circuit of the surface-mounted piezoelectric oscillator 6 can be suppressed. By forming a new stray capacitance, the voltage-controlled piezoelectric oscillator does not lower the frequency variable amount and the frequency variable sensitivity, and the frequency variable balance can be improved.

本実施例では、一つの収納スペースに発振用増幅器と圧電振動素子を格納したシングル構造のパッケージを例にしている。このような、シングル構造のパッケージでは、発振用増幅器と圧電振動素子の励振電極を接続する側配線パターンが、外部回路基板に比較的近接配置される構造になりやすく、浮遊容量の影響も受けやすくなる。しかしながら、本発明の特徴的な構成をシングル構造のパッケージに組み合わせることで、これらの悪影響を解消することができ、本発明による効果の恩恵を受けやすいものとすることができる。 In this embodiment, a single-structure package in which an oscillation amplifier and a piezoelectric vibration element are housed in one housing space is taken as an example. In such a single structure package, the side wiring pattern that connects the oscillation amplifier and the excitation electrode of the piezoelectric vibration element tends to be arranged relatively close to the external circuit board, and is easily affected by stray capacitance. Become. However, by combining the characteristic configuration of the present invention with a single-structure package, these adverse effects can be eliminated, and the benefits of the effects of the present invention can be easily received.

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、音叉型水晶振動板であってもよい。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。 In the present embodiment described above, an AT-cut crystal diaphragm is used as the piezoelectric vibration element, but the present invention is not limited to this, and a tuning-fork type crystal diaphragm may be used. In addition, although crystal is used as the material for the piezoelectric vibrating element, the material is not limited to this, and piezoelectric ceramics or a piezoelectric single crystal material such as LiNbO 3 may be used. That is, any piezoelectric vibrating element can be applied. Moreover, although the piezoelectric vibrating element is held in a cantilever manner, the piezoelectric vibrating element may be held at both ends. As the conductive bonding material, a silicone-based conductive resin adhesive is used as an example, but other conductive resin adhesives may be used, such as metal bumps, metal-plated bumps, brazing materials, and the like.

また、本実施例では、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より接合されたものを開示しているが、これに限らずワイヤボンディング工法などを採用してものであってもよい。発振用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。 Also, in this embodiment, the electrical connection between the integrated circuit element and the base is disclosed as being joined by the flip chip bonding method, but it is not limited to this, and a wire bonding method or the like may be employed. may Although an oscillator circuit configuration using a one-chip integrated circuit element with a built-in oscillator amplifier is used as an example, an oscillator circuit configuration including other oscillator amplifiers may be used.

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。 In addition, in this embodiment, sealing with a metal brazing material was used as an example, but it is not limited to this, and seam sealing, beam sealing (for example, laser beam, electron beam), glass sealing, etc. can also be used. can be applied.

また、本実施例では、上部のみが開口した凹部を有するベースを用いたシングル構造のパッケージを例にしたが、ベースの上下面に凹部を有する断面H型構造のパッケージにも適用することができる。 In addition, in this embodiment, a single-structure package using a base having a concave portion that is open only at the top is used as an example, but the present invention can also be applied to a package having an H-shaped cross-section structure having concave portions on the upper and lower surfaces of the base. .

なお、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。 However, the present invention may be embodied in many other forms without departing from its spirit or essential characteristics. Therefore, the above-described embodiments are merely illustrative in all respects and should not be construed in a restrictive manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Furthermore, all modifications and changes within the equivalent range of claims are within the scope of the present invention.

本発明は、表面実装型圧電振動発振器に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to surface-mounted piezoelectric vibration oscillators.

1 ベース
2 集積回路素子
3 圧電振動素子
4 蓋
5 封止材
6 表面実装型水晶発振器
S 導電樹脂接着剤(導電性接合材)
C 金属バンプ
REFERENCE SIGNS LIST 1 base 2 integrated circuit element 3 piezoelectric vibrating element 4 lid 5 sealing material 6 surface mount crystal oscillator S conductive resin adhesive (conductive bonding material)
C Metal bump

Claims (2)

発振用増幅器を内蔵した集積回路素子と、
前記集積回路素子と接続される一対の励振電極が形成された圧電振動素子と、
セラミック基板が積層されて収納部と外装部とが構成され、
収納部に形成された複数の配線パターンと、外装部の底面に形成され前記配線パターンの一部と接続された外部端子とを有する絶縁性のベースとがあり、
前記ベースの収納部の上面を第1配線パターン面とし、
当該第1配線パターン面には、
前記集積回路素子の発振用増幅器の端子と前記圧電振動素子の励振電極を接続する一対の圧電振動素子用配線パターンを少なくとも有しており、
前記第1配線パターン面と外装部の底面との間には、第2配線パターン面があり、
当該第2配線パターン面には、
機能の異なる少なくとも2つの直流配線パターンを有しており、
前記2つの直流配線パターンと、前記一対の圧電振動素子用配線パターンの全部または一部とが平面視重畳した重畳部を有している
ことを特徴とする表面実装型圧電発振器。
an integrated circuit element containing an oscillation amplifier;
a piezoelectric vibration element having a pair of excitation electrodes connected to the integrated circuit element;
The storage part and the exterior part are configured by laminating ceramic substrates,
an insulating base having a plurality of wiring patterns formed in the housing and external terminals formed on the bottom surface of the exterior and connected to a part of the wiring patterns,
The upper surface of the storage portion of the base is defined as a first wiring pattern surface,
On the first wiring pattern surface,
at least a pair of piezoelectric vibrating element wiring patterns for connecting terminals of an oscillation amplifier of the integrated circuit element and excitation electrodes of the piezoelectric vibrating element,
A second wiring pattern surface is provided between the first wiring pattern surface and the bottom surface of the exterior part,
On the second wiring pattern surface,
Having at least two DC wiring patterns with different functions,
A surface-mounted piezoelectric oscillator, wherein the two DC wiring patterns and all or part of the pair of wiring patterns for the piezoelectric vibrating element have overlapping portions in a plan view.
前記2つの直流配線パターンが、電源用配線パターンと接地用配線パターンからなる
ことを特徴とする特許請求項1記載の表面実装型圧電発振器。
2. A surface-mounted piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein said two DC wiring patterns comprise a wiring pattern for power supply and a wiring pattern for grounding.
JP2022143880A 2021-09-22 2022-09-09 Surface-mounted piezoelectric oscillator Pending JP2023046287A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021154627 2021-09-22
JP2021154627 2021-09-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023046287A true JP2023046287A (en) 2023-04-03

Family

ID=85777161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022143880A Pending JP2023046287A (en) 2021-09-22 2022-09-09 Surface-mounted piezoelectric oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023046287A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7522006B2 (en) Surface mount type crystal oscillator
JP4795602B2 (en) Oscillator
JP6075375B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP2013102315A (en) Piezoelectric device and electronic apparatus
WO2011155600A1 (en) Oscillator
JP2010062959A (en) Surface mounted piezoelectric oscillator and method for measuring performance thereof
JP5910351B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP4501875B2 (en) Piezoelectric vibration device and manufacturing method thereof
JP2013055572A (en) Piezoelectric device and electronic apparatus
JP2000077943A (en) Temperature compensated quartz oscillator
JP2006054321A (en) Package for electronic component and piezoelectric oscillator employing the package
JP2023046287A (en) Surface-mounted piezoelectric oscillator
JP2015211399A (en) Surface-mounted piezoelectric device
JP2023043856A (en) surface mount piezoelectric oscillator
JP6131798B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP2005020546A (en) Surface mount crystal oscillator
JP6604071B2 (en) Piezoelectric vibration device
JP6098255B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP6024514B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP2018074350A (en) Surface-mount type piezoelectric oscillator and mounting structure to circuit board
JP2013062707A (en) Piezoelectric device and electronic apparatus
JP7044005B2 (en) Piezoelectric vibration device
JP6098224B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP2019220795A (en) Piezoelectric generator
JP4983240B2 (en) Piezoelectric vibration oscillator