JP4071889B2 - Crystal oscillator - Google Patents

Crystal oscillator Download PDF

Info

Publication number
JP4071889B2
JP4071889B2 JP08996399A JP8996399A JP4071889B2 JP 4071889 B2 JP4071889 B2 JP 4071889B2 JP 08996399 A JP08996399 A JP 08996399A JP 8996399 A JP8996399 A JP 8996399A JP 4071889 B2 JP4071889 B2 JP 4071889B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
crystal oscillator
crystal
capacitor
electrode
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08996399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000286639A (en
Inventor
勝 森本
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera 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 Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP08996399A priority Critical patent/JP4071889B2/en
Publication of JP2000286639A publication Critical patent/JP2000286639A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4071889B2 publication Critical patent/JP4071889B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、通信機器などに多用されるIC素子の基本クロック信号を供給する水晶発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水晶発振器は、移動体通信機器等に送受信を制御する基準周波数(基準クロック信号)を発生させる非常に重要な部品である。このような移動体通信機器等に用いられる水晶発振器は、移動体通信機器の小型化に伴い、容積を非常に小型化しなくてはならない。
【0003】
水晶発振回路は、水晶振動子、インバーター、帰還抵抗、入出力コンデンサとからなるコルピッツ発振回路を構成し、そして、インバーター、帰還抵抗、入出力コンデンサを、CMOS−IC技術により1チップ化(ICチップ)を行い、水晶発振器としては、例えばセラミックなどの容器内に、短冊状水晶振動子とICチップとを収容して構成していた。
【0004】
例えば、図7は従来の水晶発振器の断面図である。具体的には、所定形状のセラミック絶縁層を積層して成るセラミック容器61のキャビティー部64内に、短冊状水晶振動子62、ICチップ63を収容し、キャビティー部64を金属蓋体65によってシーム溶接などにより気密封止していた。
【0005】
セラミック容器61は、例えば4層の絶縁層が積層されて構成され、底面側から2層目及び3層目の絶縁層61b、61cは、キャビティー部64の内部の対向する側面に、一対の素子載置段差部(単に段差部)66a、66b及びIC接続段部67a、67bが形成されるように形状となっている。そして、キャビティー部64の底面は、ICチップダイアタッチ用導体膜68aが、底面側から2層の絶縁層61bの端部上面(IC接続段部67a、67bとなる部位)にはICチップ63と電気的に接続用電極パッド68bが、底面側から3層の絶縁層61cの端部上面(素子載置段差部66a、66bとなる一方の素子載置段差部66a)には水晶振動子62と電気的に接続用電極パッド68cが夫々形成され、最上層の絶縁相層上に金属蓋体を封止するためのシームリング69を接合する導体膜68dが形成されている。
【0006】
そして、容器61の外装面には、Vcc端子、GND端子、出力端子などの端子電極(図示せず)が形成されている。また、各絶縁層61a〜61d間には、各端子電極と各接続用パッド等と接続するための内部配線68eが形成されている。
【0007】
このような容器61に収容されるICチップ63は、ダイアタッチ用導体膜68aに接合されて、接続用電極パッド68bとの間にワイヤボンディングWが施されて接続されている。
【0008】
また、短冊状水晶振動子62は、一対の素子載置部66a、66bに保持され、一方の素子載置部66aに形成された接続用電極パッド68cに導電性ペーストの硬化によって接続されている。
【0009】
上述の構造の水晶発振器では、セラミック製容器61内に、水晶振動子62とICチップ63とを収容した非常に小型化された水晶発振器となる。
【0010】
このような水晶発振器を電子機器や通信機器などのプリント配線基板に実装した場合、電子機器や通信機器内の内部で発生する電磁波ノイズや外来の電磁波ノイズによって、水晶発振器が安定した動作を行なわなくなることがある。この水晶発振器に対する電磁波ノイズの影響は、プリント配線基板上の電源回路から水晶発振器に供給する電源ラインに影響しやすい。
【0011】
この水晶発振器は、図8に示す等価回路図の点線Y内の各素子を収容している。そして、上述の電源ラインに影響しやすい電磁波ノイズはVccラインとから水晶発振器のVcc端子との間に配置したバイパスコンデンサC0 により排除しようとしていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電源回路の電源ラインから水晶発振器に至る間にバイパスコンデンサを配置したとしても、ICチップ63のVcc電極に供給されたVcc(電源ラインの電位)は、例えば図9に示すように、直流電位中に29mVの振幅で変動してしまうことがある。尚、測定では、Vccを3.3V、温度25℃、発振周波数14.31818MHzの水晶発振器を用いている。
【0013】
これは、バイパスコンデンサC0 から水晶発振器のICチップ63のVcc電極までの間に、高周波ノイズが影響し、インダクタンス成分の変動によりインピーダンスが変動することによって発生するものと思われる。
【0014】
このようにICチップ63の電源電圧(Vcc)が変動してしまうと、その結果、安定したICの増幅動作できず、安定した発振ができなくなってしまう。
【0015】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、発振器の大型化を招くことなく、また、ICチップのVcc電極に供給された電源電位の変動を有効に抑えることができる水晶発振器を提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上面に段差部を有するキャビティー部が形成された容器体内に、発振回路を構成する短冊状水晶振動子、ICチップ、ICチップの電源ラインに接続されるチップコンデンサを収容して成り、前記短冊状水晶振動子の一方端部が、前記段差部上に接合され、他方端部が前記チップコンデンサ上に位置するとともに、前記ICチップが前記キャビティー部底面で前記短冊状水晶振動子と重なる位置に配されていることを特徴とする水晶発振器である。
【0017】
【作用】
本発明では、キャビティー部が形成された容器体内に、電源ラインの電磁波ノイズを除去するバイパスコンデンサとして動作するチップコンデンサを水晶振動子、ICチップとともに収容している。即ち、バイパスコンデサをICチップのVcc電極に極力近接して配置できる。このため、ICチップのVcc電極とバイパスコンデンサとの間に影響する電磁波ノイズの影響を極めて小さくすることができ、安定した電源電位をICチップに供給することができる。
【0018】
また、このバイパスコンデンサとなるチップコンデンサは、容器内において、短冊状水晶振動子の他方端部の素子載置部の代替となっている。これにより、水晶振動子の一方端部を段差部に接合する際に安定的に接合が可能となる。そして、実質的に水晶振動子の他方端部を支えるチップコンデンサを容器内に収容したとしても、水晶発振器全体として大型化することが一切なく、水晶発振器の小型化を維持できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水晶発振器を図面に基づいて詳説する。
【0020】
図1は本発明の水晶発振器の外観斜視図であり、図2は断面図であり、図3はは金属蓋体省略した状態の平面図である。
【0021】
水晶発振器は、上面に凹部状キャビティー部11が形成された概略直方体状のセラミックパッケージ(以下、容器体という)1、短冊状水晶振動子2、ICチップ3及びチップコンデンサ4及び金属製蓋体5とから主に構成されている。
【0022】
容器体1は、例えば略矩形状のセラミック絶縁層1a、中央部に開口を有する概略枠状セラミック絶縁層1b、1c、1dが順次積層されて構成され、これにより、容器体1のキャビティー部11が構成されている。そして、セラミック絶縁層1aの底面にICチップ3のダイアタッチ導体膜30及びコンデンサ4を接合する電極パッド40が形成されている。また、セラミック絶縁層1bの一部にはIC接続段部12が形成され、その上面にIC接続電極31が形成されている。また、セラミック絶縁層1cの一部で素子載置段差部(単に段差部という)13が形成され、その上面に素子接続電極20が形成されている。また、セラミック絶縁層1dの上面には、金属蓋体5と接続するための封止用導体膜50が形成されている。
【0023】
また、容器体1の外側面及び底面には、Vcc、GND、出力及び発振制御用の各端子電極14〜16(図1では、そのうちの2つの端子電極14、16のみが現れる)が形成されている。そして、セラミック絶縁層1a〜1dの間には、各電極20、30、31、40と端子電極14〜16とを接続して、発振回路の配線を形成する内部配線導体17が形成されている。
【0024】
そして、ICチップ3はキャビティー部11内のダイアタッチ導体膜30に接合され、ICチップ3の各電極と接続段部12の各電極31とがボンディングワイヤWによって接続されている。
【0025】
チップコンデンサ4は電極パッド40に導電性ペースト(硬化して導電性接着部材41)を介して接続・配置されている。
【0026】
短冊状水晶振動子2は、図3に示すように、例えばATカットされた水晶板21の両主面に振動電極22、23が形成され、各振動電極22、23から水晶板21の一端部に延出する引出電極部22a、23aが形成されている。このような水晶振動子2は、キャビティー部11内の段差部13とコンデンサ4との間に架設されるように配置され、段差部13の接続電極20と水晶振動子2の引出電極22a、23aとが各々電気的に接続するように導電性ペースト(硬化して導電性接着部材24)の硬化によって接合されている。即ち、短冊状水晶振動子2の一端部側は、段差部13に載置され、他端部側はチップコンデンサ4に配置される。尚、最終的に導電性ペーストを硬化して成る導電性接着部材によって、接合された水晶振動子2は、一端部側は導電性接着部材によって固定され、他端側は自由端となっている。そして、この水晶振動子2の他端部である自由端は、導電性ペースト24の硬化時の収縮応力によって、チップコンデンサ4の上面から若干浮き上がっている。
【0027】
このような容器体1には、水晶振動子2、ICチップ3及びチップコンデンサ4が収容され、その上面の開口には、金属蓋体5が被覆されている。
【0028】
具体的には、封止用導体膜50上に、封止面に銀ろう層が被着された42アロイやコバールなどの金属蓋体5を載置して、溶接処理してもよいし、また、シームリングを介在しても構わない。尚、図2ではシームリングを省略している。
【0029】
このような構成の水晶発振器では、従来の水晶発振器に比較して収容素子数がチップコンデンサ4の分だけが増加してしまう。しかし、実際には、水晶振動子2の他端部を載置する素子載置段差部66bの代替となるため、実質的な容器体1の大型化にはつながらない。
【0030】
上述の構造の水晶発振器においては、チップコンデンサ4は、ICチップ2の電源電圧(Vcc)電極とボンディングワイヤW、接続電極パッド31を介して接続された電極パッド40に接合されている。即ち、チップコンデンサ4は、ICチップ3のVcc電極に近接して設けられ、水晶発振器のVcc端子電極とICチップ3のVcc電極との間に配置されている。
【0031】
このような構造を等価回路で示すと図4のようになる。尚、図において、点線Z内の素子は、水晶発振器の収容素子である。
【0032】
以上の等価回路図で示すように、チップコンデンサ4は、IC、特にインバターに対してバイパスコンデンサC0 として作用し、電源ラインにのって存在する電磁波ノイズをICチップ3のVcc端子電極の近傍で除去している。
【0033】
このICチップ3のVcc電極に供給される電源電圧を測定すると、その電源電圧の変化は、例えば図5に示すように、直流電位中に最大13mVの振幅となり、従来のようにコンデンサを外付けして場合に比較し、変動を1/3に減少できる。尚、測定では、Vccを3.3V、温度25℃、発振周波数14.31818MHzの水晶発振器を用いた。
【0034】
本発明者は、上述の条件で、チップコンデンサ4の容量を種々変化させて、ICチップ3のVcc電極に供給される電源電圧の最大変動を測定した。
【0035】
その結果、図6に示すようにバイパスコンデンサの容量の大容量化によって、電源電圧の最大変動を小さくできるものの、この電源電圧の変動量は約1000pFで極小となり、さらに大容量化になるに従い変動が大きくなることを知見した。
【0036】
即ち、電源電圧の変動を有効に抑えるためには、チップコンデンサ4の配置位置とその容量が重要となる。尚、チップコンデンサ4の配置位置は、ICチップのVcc電極に極力近づけることが重要であり、その容量は、650pF〜10000pFの範囲で良好となる。即ち、この範囲では、電源電圧の最大変動を従来の29mVよりも小さくすることができ、例えば、25mV以下とすることができる。そして、この範囲を越えると、従来のように比較して優位性、従来の振幅変動量(約29mV)を越えてしまう
また、バイパスコンデンサC0 を、水晶振動子2の他端部を支持する載置部材として用いるため、特に、水晶振動子2の接合にあたり、水晶振動子2を仮載置する場合に非常に位置合わせが安定することになり、特に、水晶振動子2の引出電極23a、23bと段差部13、13の接続電極パッド20、20との安定した接続位置決めが達成できる。
【0037】
また、導電性ペースト(銀とエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの混合物)による水晶振動子2の引出電極23a、23bと段差部13、13の接続電極パッド20、20との接合により、導電性ペースト24、24の硬化による収縮応力が働き、水晶振動子2の他端部が若干浮き上がる。そしてこの浮き上がりの結果発生する水晶振動子2の下面とチップコンデンサ4の上面との間隙を20〜100μmとするように制御することが重量である。
【0038】
尚、この制御は、チップコンデンサ4の厚みによって、または、チップコンデンサ4を載置する面に所定厚みの段差部、所定深さの凹部を形成することにより制御できることになる。例えば、間隙を発生させないようにするには、チップコンデンサ4上に水晶振動子2の他端部を仮載置した時、水晶振動子2の他端部から一端部に向かって傾斜が下がるように、チップコンデンサ4の高さを制御すればよい。
【0039】
また、水晶振動子2の他端部での間隙を大きくしようとする場合、チップコンデンサ4の高さを制御して、仮保持した状態の水晶振動子2の一端部から他端部に向かって傾斜が下がるようにする。このようにすれば、導電性ペースト23の収縮応力により、水晶振動子2の他端部を持ち上げた時、大きな間隔が得られる。
【0040】
そこで、この間隔は、上述のように20〜100μmとすることが重要である。仮に、20μm未満では、チップコンデンサ4の端子電極の厚みなどにより、水晶振動子2の他端部とチップコンデンサ4とが接触しやすくなり、水晶振動子2の安定した振動を阻害することになる。
【0041】
また、100μmを越える、容器体1に外部衝撃が加わった場合、水晶振動子2の他端部の振幅許容間隔が大きくなり、チップコンデンサ4との衝突によって、水晶振動子2が破損し易くなる。
【0042】
以上のことから、水晶振動子2の他端部とチップコンデンサ4との間に間隔を上述の範囲に設定することが重要となる。
【0043】
尚、上述の実施例では、ICチップ3はワイヤボンディングによって接合する形態のICチップであるが、例えば、フェースボンデンィグなどのICであっても構わない。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、容器体内に、水晶振動子、ICチップ、ICチップのVcc電極に接続されるチップコンデンサが収容されているものの、このICチップを水晶振動子の下部に配置し、チップコンデンサが水晶振動子の他方端部を保持するように位置している。従って、チップコンデンサが水晶振動子を載置する段差部の一部の代替となるため、容器の外観形状を変えずに維持できる。
【0045】
また、チップコンデンサがICチップのVcc電極に近接して接続されるバイパスコンデンサとして動作するため、電源ラインにのる高周波ノイズの影響を非常に有効に抑え、直流電源の変動を抑えることができるため、ICチップの動作が安定化し、これより、発振動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明は水晶発振器の外観斜視図である。
【図2】本発明は水晶発振器の断面図である。
【図3】本発明は水晶発振器の蓋体省略した状態の上面図である。
【図4】本発明は水晶発振器の等価回路図である。
【図5】本発明の電源電圧の変動を示す特性図である。
【図6】本発明の容量−電源電圧の変動を示す特性図である。
【図7】従来の水晶発振器の断面図である。
【図8】従来の水晶発振器の等価回路図である。
【図9】従来の電源電圧の変動を示す特性図である。
【符号の説明】
1・・容器体
2・・水晶振動子
3・・ICチップ
4・・チップコンデンサ
5・・・金属製蓋体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal oscillator that supplies a basic clock signal of an IC element frequently used in electronic equipment, communication equipment, and the like.
[0002]
[Prior art]
The crystal oscillator is a very important component that generates a reference frequency (reference clock signal) for controlling transmission and reception in a mobile communication device or the like. Crystal oscillators used in such mobile communication devices and the like must have a very small volume as the mobile communication devices become smaller.
[0003]
The crystal oscillation circuit is a Colpitts oscillation circuit consisting of a crystal resonator, inverter, feedback resistor, and input / output capacitor, and the inverter, feedback resistor, and input / output capacitor are integrated into a single chip using an IC-IC technology (IC chip). The crystal oscillator is configured such that a rectangular crystal resonator and an IC chip are accommodated in a container such as ceramic.
[0004]
For example, FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional crystal oscillator. Specifically, the rectangular crystal resonator element 62 and the IC chip 63 are accommodated in the cavity portion 64 of the ceramic container 61 formed by laminating ceramic insulating layers having a predetermined shape, and the cavity portion 64 is placed on the metal lid 65. Was hermetically sealed by seam welding or the like.
[0005]
The ceramic container 61 is configured, for example, by laminating four insulating layers, and the second and third insulating layers 61b and 61c from the bottom side are formed on a pair of opposing side surfaces inside the cavity portion 64 on a pair of side surfaces. Element mounting step portions (simply step portions) 66a and 66b and IC connection step portions 67a and 67b are formed. The IC chip 63 is attached to the bottom surface of the cavity portion 64, and the IC chip die attach conductor film 68a is formed on the upper surface of the end portion of the two insulating layers 61b from the bottom surface side. The electrode pad for connection 68b is electrically connected to the crystal resonator 62 on the upper surface of one end of the three insulating layers 61c from the bottom surface side (one element mounting step part 66a serving as the element mounting step part 66a, 66b). The connection electrode pads 68c are electrically formed, and the conductor film 68d for joining the seam ring 69 for sealing the metal lid is formed on the uppermost insulating phase layer.
[0006]
Further, terminal electrodes (not shown) such as a Vcc terminal, a GND terminal, and an output terminal are formed on the exterior surface of the container 61. In addition, an internal wiring 68e for connecting each terminal electrode and each connection pad or the like is formed between the insulating layers 61a to 61d.
[0007]
The IC chip 63 accommodated in the container 61 is bonded to the die attach conductive film 68a and connected to the connection electrode pad 68b by wire bonding W.
[0008]
The strip-shaped crystal resonator 62 is held by a pair of element mounting portions 66a and 66b, and is connected to a connection electrode pad 68c formed on one of the element mounting portions 66a by curing of a conductive paste. .
[0009]
The crystal oscillator having the above-described structure is a very small crystal oscillator in which the crystal resonator 62 and the IC chip 63 are accommodated in the ceramic container 61.
[0010]
When such a crystal oscillator is mounted on a printed circuit board such as an electronic device or a communication device, the crystal oscillator does not operate stably due to electromagnetic noise generated inside the electronic device or communication device or external electromagnetic noise. Sometimes. The influence of the electromagnetic wave noise on the crystal oscillator tends to affect the power supply line supplied to the crystal oscillator from the power supply circuit on the printed wiring board.
[0011]
This crystal oscillator accommodates each element within the dotted line Y in the equivalent circuit diagram shown in FIG. The electromagnetic wave noise that tends to affect the above-described power supply line is to be eliminated by the bypass capacitor C 0 disposed between the Vcc line and the Vcc terminal of the crystal oscillator.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if a bypass capacitor is arranged between the power supply line of the power supply circuit and the crystal oscillator, the Vcc (power supply line potential) supplied to the Vcc electrode of the IC chip 63 is a DC power supply as shown in FIG. May change with an amplitude of 29 mV. In the measurement, a crystal oscillator having a Vcc of 3.3 V, a temperature of 25 ° C., and an oscillation frequency of 14.31818 MHz is used.
[0013]
This is considered to be caused by the fact that the high frequency noise affects between the bypass capacitor C 0 and the Vcc electrode of the IC chip 63 of the crystal oscillator, and the impedance varies due to the variation of the inductance component.
[0014]
If the power supply voltage (Vcc) of the IC chip 63 fluctuates in this way, as a result, a stable IC amplification operation cannot be performed, and stable oscillation cannot be performed.
[0015]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is not to increase the size of the oscillator and to effectively suppress fluctuations in the power supply potential supplied to the Vcc electrode of the IC chip. The present invention provides a crystal oscillator that can be used.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a rectangular crystal resonator that constitutes an oscillation circuit, an IC chip, and a chip capacitor connected to a power line of the IC chip are accommodated in a container body having a cavity portion having a step portion on the upper surface. The strip-shaped crystal resonator has one end bonded to the stepped portion and the other end positioned on the chip capacitor, and the IC chip is located on the bottom surface of the cavity portion. A crystal oscillator characterized by being arranged at a position overlapping with a child .
[0017]
[Action]
In the present invention, a chip capacitor that operates as a bypass capacitor that removes electromagnetic wave noise from a power supply line is housed in a container having a cavity portion together with a crystal resonator and an IC chip. That is, the bypass capacitor can be arranged as close as possible to the Vcc electrode of the IC chip. For this reason, the influence of the electromagnetic wave noise affecting between the Vcc electrode of the IC chip and the bypass capacitor can be extremely reduced, and a stable power supply potential can be supplied to the IC chip.
[0018]
Moreover, the chip capacitor serving as the bypass capacitor is an alternative to the element mounting portion at the other end of the strip-shaped crystal resonator in the container. Thereby, when one end part of a crystal oscillator is joined to a level difference part, joining becomes possible stably. Even if the chip capacitor that substantially supports the other end of the crystal resonator is accommodated in the container, the crystal oscillator is not increased in size as a whole, and the crystal oscillator can be kept downsized.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The crystal oscillator of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is an external perspective view of a crystal oscillator according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view, and FIG. 3 is a plan view in a state where a metal lid is omitted.
[0021]
The crystal oscillator includes an approximately rectangular parallelepiped ceramic package (hereinafter referred to as a container body) 1 having a concave cavity portion 11 formed on the upper surface, a strip-shaped crystal resonator 2, an IC chip 3, a chip capacitor 4, and a metal lid. 5 is mainly composed.
[0022]
The container body 1 is configured by sequentially laminating, for example, a substantially rectangular ceramic insulating layer 1a and substantially frame-shaped ceramic insulating layers 1b, 1c, and 1d having an opening at the center, whereby a cavity portion of the container body 1 is formed. 11 is configured. And the electrode pad 40 which joins the die attach conductor film 30 of the IC chip 3 and the capacitor | condenser 4 is formed in the bottom face of the ceramic insulating layer 1a. An IC connection step 12 is formed on a part of the ceramic insulating layer 1b, and an IC connection electrode 31 is formed on the upper surface thereof. Further, an element mounting step portion (simply referred to as a step portion) 13 is formed in a part of the ceramic insulating layer 1c, and an element connection electrode 20 is formed on the upper surface thereof. In addition, a sealing conductor film 50 for connection to the metal lid 5 is formed on the upper surface of the ceramic insulating layer 1d.
[0023]
Further, Vcc, GND, output and oscillation control terminal electrodes 14 to 16 (only two terminal electrodes 14 and 16 appear in FIG. 1) are formed on the outer surface and bottom surface of the container body 1. ing. Between the ceramic insulating layers 1a to 1d, there is formed an internal wiring conductor 17 that connects the electrodes 20, 30, 31, 40 and the terminal electrodes 14 to 16 to form the wiring of the oscillation circuit. .
[0024]
The IC chip 3 is bonded to the die attach conductor film 30 in the cavity portion 11, and each electrode of the IC chip 3 and each electrode 31 of the connection step portion 12 are connected by a bonding wire W.
[0025]
The chip capacitor 4 is connected / disposed to the electrode pad 40 via a conductive paste (cured and conductive adhesive member 41).
[0026]
As shown in FIG. 3, the strip-shaped crystal resonator 2 includes vibration electrodes 22 and 23 formed on both main surfaces of a quartz plate 21 that has been cut by AT, for example, and one end portion of the crystal plate 21 from each of the vibration electrodes 22 and 23. Extraction electrode portions 22a and 23a are formed to extend to the surface. Such a crystal resonator 2 is disposed so as to be laid between the step portion 13 in the cavity portion 11 and the capacitor 4, and the connection electrode 20 of the step portion 13 and the extraction electrode 22 a of the crystal resonator 2 are arranged. The conductive paste (cured and conductive adhesive member 24) is bonded by curing so as to be electrically connected to each other. That is, one end portion side of the strip-shaped crystal resonator 2 is placed on the step portion 13, and the other end portion side is disposed on the chip capacitor 4. The crystal unit 2 joined by a conductive adhesive member that is finally cured of a conductive paste is fixed at one end by a conductive adhesive member and the other end is a free end. . The free end, which is the other end of the crystal resonator 2, is slightly lifted from the upper surface of the chip capacitor 4 due to the shrinkage stress when the conductive paste 24 is cured.
[0027]
In such a container body 1, a crystal resonator 2, an IC chip 3, and a chip capacitor 4 are accommodated, and an opening on the upper surface thereof is covered with a metal lid 5.
[0028]
Specifically, a metal lid 5 such as 42 alloy or kovar with a silver brazing layer deposited on the sealing surface may be placed on the sealing conductor film 50 and subjected to a welding process. Further, a seam ring may be interposed. In FIG. 2, the seam ring is omitted.
[0029]
In the crystal oscillator having such a configuration, the number of accommodating elements is increased by the amount of the chip capacitor 4 as compared with the conventional crystal oscillator. However, actually, since the element placement step portion 66b on which the other end portion of the crystal resonator 2 is placed is substituted, the container body 1 is not substantially enlarged.
[0030]
In the crystal oscillator having the above-described structure, the chip capacitor 4 is bonded to the electrode pad 40 connected to the power supply voltage (Vcc) electrode of the IC chip 2 through the bonding wire W and the connection electrode pad 31. That is, the chip capacitor 4 is provided close to the Vcc electrode of the IC chip 3 and is disposed between the Vcc terminal electrode of the crystal oscillator and the Vcc electrode of the IC chip 3.
[0031]
Such a structure is shown by an equivalent circuit as shown in FIG. In the figure, the elements within the dotted line Z are the accommodating elements of the crystal oscillator.
[0032]
As shown in the above equivalent circuit diagram, the chip capacitor 4 acts as a bypass capacitor C 0 for an IC, particularly an inverter, and causes electromagnetic wave noise existing on the power supply line to be applied to the Vcc terminal electrode of the IC chip 3. Removed in the vicinity.
[0033]
When the power supply voltage supplied to the Vcc electrode of the IC chip 3 is measured, the change in the power supply voltage has an amplitude of a maximum of 13 mV in the DC potential as shown in FIG. 5, for example. In comparison with the case, the fluctuation can be reduced to 1/3. In the measurement, a crystal oscillator having a Vcc of 3.3 V, a temperature of 25 ° C., and an oscillation frequency of 14.31818 MHz was used.
[0034]
The inventor measured the maximum fluctuation of the power supply voltage supplied to the Vcc electrode of the IC chip 3 by variously changing the capacitance of the chip capacitor 4 under the above-described conditions.
[0035]
As a result, although the maximum fluctuation of the power supply voltage can be reduced by increasing the capacity of the bypass capacitor as shown in FIG. 6, the fluctuation amount of the power supply voltage is minimized at about 1000 pF, and fluctuates as the capacity is further increased. It has been found that increases.
[0036]
That is, in order to effectively suppress the fluctuation of the power supply voltage, the arrangement position and the capacity of the chip capacitor 4 are important. It is important to place the chip capacitor 4 as close as possible to the Vcc electrode of the IC chip, and the capacitance is good in the range of 650 pF to 10,000 pF. That is, in this range, the maximum fluctuation of the power supply voltage can be made smaller than the conventional 29 mV, for example, 25 mV or less. When this range is exceeded, the advantage and the conventional amplitude fluctuation amount (about 29 mV) are exceeded as compared with the conventional case. Also, the bypass capacitor C 0 is supported at the other end of the crystal unit 2. Since it is used as a mounting member, especially when the crystal resonator 2 is temporarily mounted, the alignment is very stable when the crystal resonator 2 is joined. In particular, the lead electrode 23a of the crystal resonator 2 Stable connection positioning between the connection electrode pads 20 and 20 of the step portions 13 and 13 can be achieved.
[0037]
Further, the conductive paste 24 is bonded to the lead electrodes 23a and 23b of the crystal resonator 2 and the connection electrode pads 20 and 20 of the step portions 13 and 13 by a conductive paste (a mixture of silver and an epoxy resin or a polyimide resin). 24, the shrinkage stress due to curing acts, and the other end of the crystal unit 2 is slightly lifted. The weight is controlled so that the gap between the lower surface of the crystal resonator 2 and the upper surface of the chip capacitor 4 generated as a result of the lifting is set to 20 to 100 μm.
[0038]
This control can be controlled by the thickness of the chip capacitor 4 or by forming a stepped portion having a predetermined thickness and a recessed portion having a predetermined depth on the surface on which the chip capacitor 4 is placed. For example, in order not to generate a gap, when the other end portion of the crystal resonator 2 is temporarily placed on the chip capacitor 4, the inclination decreases from the other end portion of the crystal resonator 2 toward the one end portion. In addition, the height of the chip capacitor 4 may be controlled.
[0039]
Also, when trying to increase the gap at the other end of the crystal unit 2, the height of the chip capacitor 4 is controlled to move from one end of the temporarily held crystal unit 2 to the other end. Try to lower the slope. In this way, when the other end of the crystal unit 2 is lifted by the contraction stress of the conductive paste 23, a large interval can be obtained.
[0040]
Therefore, it is important that this interval is 20 to 100 μm as described above. If it is less than 20 μm, the other end portion of the crystal resonator 2 and the chip capacitor 4 are likely to come into contact with each other due to the thickness of the terminal electrode of the chip capacitor 4 and the stable vibration of the crystal resonator 2 is inhibited. .
[0041]
Further, when an external impact is applied to the container body 1 exceeding 100 μm, the allowable amplitude interval at the other end of the crystal resonator 2 is increased, and the crystal resonator 2 is easily damaged by the collision with the chip capacitor 4. .
[0042]
From the above, it is important to set the distance between the other end of the crystal unit 2 and the chip capacitor 4 in the above-described range.
[0043]
In the above-described embodiment, the IC chip 3 is an IC chip that is bonded by wire bonding, but may be an IC such as a face bonding, for example.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, although the crystal resonator, the IC chip, and the chip capacitor connected to the Vcc electrode of the IC chip are accommodated in the container, the IC chip is disposed below the crystal resonator, and the chip capacitor Is positioned to hold the other end of the crystal unit. Accordingly, since the chip capacitor replaces a part of the stepped portion on which the crystal resonator is placed, it can be maintained without changing the external shape of the container.
[0045]
In addition, since the chip capacitor operates as a bypass capacitor connected in close proximity to the Vcc electrode of the IC chip, the influence of high frequency noise on the power supply line can be extremely effectively suppressed, and fluctuations in the DC power supply can be suppressed. The operation of the IC chip is stabilized, and the oscillation operation is thereby stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of a crystal oscillator according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a crystal oscillator.
FIG. 3 is a top view of the crystal oscillator in a state where a lid is omitted.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a crystal oscillator.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing fluctuations in power supply voltage according to the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing fluctuation of the capacity-power supply voltage of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional crystal oscillator.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a conventional crystal oscillator.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing fluctuation of a conventional power supply voltage.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container 2 ... Crystal oscillator 3 ... IC chip 4 ... Chip capacitor 5 ... Metal lid

Claims (1)

上面に段差部を有するキャビティー部が形成された容器体内に、発振回路を構成する短冊状水晶振動子、ICチップ、ICチップの電源ラインに接続されるチップコンデンサを収容して成り、前記短冊状水晶振動子の一方端部が、前記段差部上に接合され、他方端部が前記チップコンデンサ上に位置するとともに、前記ICチップが前記キャビティー部底面で前記短冊状水晶振動子と重なる位置に配されていることを特徴とする水晶発振器。A rectangular crystal resonator, an IC chip, and a chip capacitor connected to a power line of the IC chip are accommodated in a container body having a cavity portion having a step portion on the upper surface, and the strip is formed. A position where one end portion of the crystal unit is bonded onto the stepped portion, the other end portion is positioned on the chip capacitor, and the IC chip overlaps the strip-shaped crystal unit on the bottom surface of the cavity Crystal oscillator characterized by being arranged in .
JP08996399A 1999-03-30 1999-03-30 Crystal oscillator Expired - Fee Related JP4071889B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08996399A JP4071889B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Crystal oscillator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08996399A JP4071889B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Crystal oscillator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000286639A JP2000286639A (en) 2000-10-13
JP4071889B2 true JP4071889B2 (en) 2008-04-02

Family

ID=13985353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08996399A Expired - Fee Related JP4071889B2 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Crystal oscillator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4071889B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113659956B (en) * 2021-08-12 2024-01-30 深圳市聚强晶体有限公司 Quartz crystal resonator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000286639A (en) 2000-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5339681B2 (en) Surface mount crystal unit
US7135810B2 (en) Surface mount crystal oscillator
US20040036547A1 (en) Surface-mount crystal oscillator
US20110193642A1 (en) Piezoelectric vibrator and oscillator using the same
JP2010050778A (en) Piezoelectric device
JP3754913B2 (en) Surface mount crystal oscillator
JP4204873B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric oscillator
JP2000049560A (en) Crystal oscillator
JP3125732B2 (en) Piezoelectric oscillator
JP2010103802A (en) Electronic device
JP2000077943A (en) Temperature compensated quartz oscillator
JP2000114877A (en) Piezoelectric oscillator
JP2001320240A (en) Piezoelectric oscillator
JP4071889B2 (en) Crystal oscillator
JP2005223640A (en) Package, surface mounted piezoelectric oscillator using the same, and frequency adjusting method therefor
JP4587726B2 (en) Piezoelectric vibrator storage package and piezoelectric device
JP2013143607A (en) Crystal oscillator for surface mounting
JP2005268257A (en) Package for storing electronic component and electronic device
JP4172774B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP2000124738A (en) Piezoelectric oscillator and piezoelectric vibration device
JP6098255B2 (en) Surface mount type piezoelectric oscillator
JP3428011B2 (en) Piezoelectric vibration device
JP2001332932A (en) Piezoelectric oscillator
JP2005253007A (en) Temperature compensated crystal oscillator
JP2007180604A (en) Piezoelectric oscillator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050810

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070821

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4071889

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees