JP4183173B2 - 振動子搭載用基板及び発振子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動子搭載用基板及び発振子に関し、特に、基体に、振動子の一対の電極が接続される信号線路を具備する振動子搭載用基板及び発振子に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来、水晶発振器などの発振子は、振動子と該振動子の温度周波数特性を補償する制御回路などを基板に搭載して構成されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
従来の発振子は、図6に示すように、一対の振動電極を有する振動子1の一端部が振動子搭載用基板3に接合された状態で、気密封止されて構成されている。
【0004】
振動子搭載用基板3は、基体5と、この基体5の表面に形成された一対の電極パッド7と、裏面に形成された端子電極9と、信号線路11とを具備して構成されている。
【0005】
即ち、基体5の表面には、振動子1の電極と電気的に接続される一対の電極パッド7が形成されるとともに、基体5の裏面の一方側には、グランド端子電極9aと出力端子電極9bが、これと対向する他方側には、グランド端子電極9cと入力端子電極9dが設けられており、入力端子電極9dと出力端子電極9b、2つのグランド端子電極9a、9cは対角線上に位置している。
【0006】
一方の電極パッド7は出力端子電極9bと、他方の電極パッド7は入力端子電極9dと、信号線路11を介して接続されている。
【0007】
そして、振動子1は、電極パッド7の近傍に一端部が固定されており、一方の電極と一方の電極パッド7、他方の電極と他方の電極パッド7が導電性接着部材13で接続されている。
【0008】
振動子搭載用基板3は外囲壁15を有しており、この外囲壁15内がキャビティとされ、そのキャビティ内に振動子1が収容され、外囲壁15にリッド17が接合され、これにより、発振子が構成されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平9−135141号
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発振子は、振動子搭載用基板3の4隅には、入力端子電極9d、出力端子電極9b、グランド端子電極9a、9cが形成されており、入力端子電極9d及び出力端子電極9bは、それぞれ基体5の対角に位置するように配置されている。
【0011】
この場合、振動子搭載用基板3と、これに搭載される振動子1との接続が片側(短辺側)に寄せられているため、振動子1の入力端子電極9d、もしくは出力端子電極9bのどちらか一方は、基体5に信号線路11を設け、逆サイド側(長辺側)まで引き回す必要があるため、信号線路11の引き回しが長くなってしまっていた。このような信号線路11の長い発振子では、信号線路11のインダクタンス成分が大きくなり、発振周波数の調整感度や温度補償感度が劣化するという問題があった。
【0012】
また、発振子からの放射される不要な電磁波(放射ノイズ)を検出した場合にも、信号線路11を流れる電流によって放射ノイズが大きくなってしまうという問題があった。
【0013】
本発明は、信号線路から放射される電磁波を抑制できるとともに、信号線路のインダクタンスを低減できる振動子搭載用基板及び発振子を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動子搭載用基板は、一対の電極を有する振動子が設けられる基体と、該基体に設けられた、前記振動子の電極が接続される信号線路および該信号線路の近傍に形成された島状導体パターンとを具備するとともに、該島状導体パターンは前記基体の側面に前記信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする。
【0015】
このような振動子搭載用基板では、島状導体パターンに信号線路と逆向きの電流が誘起されるため、放射磁界が打ち消し合い信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子を提供することが可能となる。
【0016】
また、島状導体パターンにより、信号線路と逆向きの電流が誘起されるため、信号線路のインダクタンス成分も低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度の向上が可能となる。
【0017】
さらに、島状導体パターンは、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがない。
【0018】
さらに、島状導体パターンはグランドに接続されていないため、島状導体バターンの効果を高めるために、信号線路と島状導体パターンの距離を限界まで小さくした場合に、島状導体パターンが信号線路と部分的に接触したとしても、島状導体パターンは他の配線と独立して形成されているため、電気特性上の問題が発生することがない。
【0022】
さらに、島状導体パターンを側面に形成するため、基体の振動子が搭載された主面の占有面積を小さくでき、小型化が可能となる。
【0023】
本発明の振動子は、一対の電極を有する振動子と、該振動子が設けられる基体と、該基体に設けられた、前記振動子の電極が接続された信号線路および該信号線路の近傍に形成された島状導体パターンとを具備するとともに、該島状導体パターンは前記基体の側面に前記信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする。
【0024】
このような振動子では、島状導体パターンにより、信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子が提供できる。また、島状導体パターンにより、信号線路のインダクタンスを低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度を向上できる。さらに、島状導体パターンは、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがない。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の発振子を図1を用いて説明する。図1において、符号31は、一対の振動電極を有する振動子を示している。この振動子31の一端部は、振動子搭載用基板33に接合された状態で、気密封止され、これにより発振子が構成されている。
【0026】
振動子搭載用基板33は、基体35と、この基体35の表面に形成された一対の電極パッド37a、37bと、裏面に形成された端子電極39a〜39dと、信号線路41とを具備して構成されている。
【0027】
即ち、基体35の表面には、振動子31の電極と電気的に接続される一対の電極パッド37a、37bが形成されるとともに、基体35の裏面の一方側には、グランド端子電極39aと出力端子電極39bが、これと対向する他方側には、グランド端子電極39cと入力端子電極39dが設けられており、入力端子電極39dと出力端子電極39b、2つのグランド端子電極39a、39cは対角線上に位置している。
【0028】
電極パッド37bは、信号線路41、ビアホール導体43を介して出力端子電極39bに接続され、電極パッド37aは、ビアホール導体43を介して入力端子電極39dに接続されている。
【0029】
そして、振動子31は、電極パッド37の近傍の基体35に一端部が固定されており、一方の電極と電極パッド37a、他方の電極と電極パッド37bが導電性接着部材43で接続されている。
【0030】
振動子搭載用基板33は外囲壁15を有しており、この外囲壁15内がキャビティとされ、そのキャビティ内に振動子31が収容され、外囲壁15にリッド47が接合され、これにより、発振子が構成されている。
【0031】
そして、振動子搭載用基板33では、基体35の表面に、信号線路41の両側に所定間隔をおいて、かつ信号線路41に沿って島状導体パターン45が形成されており、島状導体パターン45は、基体35表面に形成された信号線路の長さと略同じ長さを有し、島状導体パターン45で信号線路41を挟み込むように形成されている。
【0032】
この島状導体パターン45は、導体でグランドや他の配線層には接続されておらず、基体35表面に孤立して形成されている。
【0033】
以上のように構成された発振子では、島状導体パターン45に信号線路41と逆向きの電流が誘起されるため、信号線路41から放射される電磁波を抑制でき、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子を提供できる。また、島状導体パターン45により、信号線路41のインダクタンスを低減でき、発振子の周波数調整感度、温度補償感度を向上できる。さらに、島状導体パターン45は、グランドに接続されておらず、孤立した状態で存在するため、グランドの電位の乱れや不要な電流によって、信号線路41に不要な信号が誘起されるなどの悪影響を及ぼすことがなく、信号線路41と島状導体パターン45との間隔は、信号線路41と逆向きの強い電流を誘起するという点から小さいほど良いが、島状導体パターン45が信号線路41と部分的に接触したとしても、島状導体パターン45は他の配線と独立して形成されているため、電気特性上の問題が発生することがない。
【0034】
島状導体パターン45の長さは、信号線路41からの電磁波放射を抑制するという点から、信号線路41に沿って極力長い方がよく、また、不連続に形成されていてもよい。島状導体パターン45の幅は、パターン内を周回する渦電流が妨げられない程度の幅が必要であり、信号線路41よりも広いことが望ましい。
【0035】
図2は、他の振動子搭載用基板を示すもので、信号線路41の直下の基体35内に、信号線路41に対向するように島状導体パターン55を形成した以外は、上記図1の形態と同様である。
【0036】
このような振動子搭載用基板では、上記図1の形態と同様の効果を得ることができるとともに、基体35表面における島状導体パターン55形成領域を確保する必要がなく、小型化を図ることができる。
【0037】
また、信号線路41と島状導体パターン55の間の絶縁層は、島状導体パターン55に信号線路41と反対向きの強い電流を誘起するという点から薄いほどよく、例え信号線路41と島状導体パターン55が部分的にショートしたとしても問題はない。これは、島状導体パターン55が他の電位の導体と独立して形成されているためである。島状導体パターン55の長さは、信号線路41に沿って極力長い方がよく、不連続に形成されていてもよい。島状導体パターン55の幅は信号線路41の幅より大きいことが望ましい。
【0038】
図3は、さらに他の振動子搭載用基板を示すもので、基体35の表面に、信号線路41の両側に所定間隔をおいて、かつ信号線路41に沿って島状導体パターン45が形成され、また、信号線路41の直下の基体35内にも、信号線路41に対向するように島状導体パターン55が形成されている。
【0039】
このような振動子搭載用基板でも、上記形態と同様の効果を得ることができるが、この形態では、信号線路41の側方、下方を島状導体パターン45、55で挟み込むような構造となるため、信号線路41から放射される電磁波をさらに抑制できる。
【0040】
図4は、本発明の振動子搭載用基板を示すもので、基体35の側面、即ち、信号線路41が形成された基体35の主面と直角方向の側面に、信号線路41に沿って島状導体パターン65が形成されている。
【0041】
この場合においても、信号線路41と島状導体パターン65は近いほどよい。また、島状導体パターン65の長さは、信号線路41に沿って極力長い方がよく、不連続に形成されていてもよい。
【0042】
このような振動子搭載用基板でも、上記形態と同様の効果を得ることができるが、この形態では、島状導体パターンを側面に形成するため、基体の振動子が搭載された主面の占有面積を小さくでき、小型化が可能となる。
【0043】
【実施例】
島状導体パターンを設けた振動子搭載用基板を用いた場合のインダクタンスの低減効果について、シミュレーションを行い効果を検証した。シミュレーションは、基体33、信号線路41及び島状導体パターンのみをモデル化し、PEEC法(Partial Element Equivalent Circuit Method)で行った。導体のシート抵抗を10mΩ/□、基体の比誘電率を10とした。
【0044】
図5に信号線路41のみの有する比較例を示す。図5の場合で、信号線路41の幅0.15mm、長さ3.5mmとした。図1、図2、図3の信号線路41は全て図5の信号線路41と全く同じ形状とした。図1の島状導体パターン45の幅は0.15mm、長さは2.7mm、信号線路41との間隔は0.01mmとした。図2の島状パターン55の幅は0.45mm、長さは2.7mm、信号線路41との間隔は0.01mmである。図3の島状導体パターン45及び55の形状、配置はそれぞれ、図1の島状導体パターン45及び図2の島状導体パターン55の形状、配置と同一とした。
【0045】
信号線路41のインダクタンスと、信号線路41の直線部分近傍に生じる磁界の強度を、PEEC法で得られた電流分布からで求め、島状導体パターンを有しない振動子搭載用基板を用いた場合(図5)と比較した。
【0046】
インダクタンスは、図5の比較例の信号線路の値が5.86nHであり、図1のパターンでは5.49nH、図2のパターンでは4.98nH、図3のパターンでは4.93nHとなり、5%から15%以上のインダクタンス低減効果が得られることが確認された。
【0047】
さらに、パターン近傍での磁界強度は、基板表面から0.1mm上空の面で求めた。最大値を比較すると図5の比較例の信号線路の値を1として、図1のパターンでは0.81、図2のパターンでは0.64、図3のパターンでは0.62となり、19%から38%の低減効果が得られた。
【0048】
【発明の効果】
本発明の振動子搭載用基板では、信号線路の近傍に島状導体パターンを形成することにより、信号線路から放射される電磁波を抑制することができ、周辺回路との電磁干渉が少なく、信頼性の高い発振子が提供することが可能となる。また、信号線路のインダクタンスを低減できるため、水晶発振子に本発明を適用した場合、水晶発振器の周波数調整感度、温度補償感度が良くなり、周波数調整が容易になる。加えて、水晶発振子自体の放射ノイズも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の発振子を説明するための図であり、(a)は振動子搭載用基板を示す平面図、(b)は島状導体パターン、信号線路の形成状態を示す側面図、(c)は発振子の断面図である。
【図2】 基体内部に島状導体パターンを設けた他の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図3】 基体表面と内部に島状導体パターンを設けたさらに他の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図4】 基体側面に島状導体パターンを設けた本発明の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図5】 従来の発振子の振動子搭載用基板を示す平面図である。
【図6】 従来の発振子を示すもので、(a)は振動子搭載用基板を示す平面図、(b)は発振子の断面図である。
【符号の説明】
31・・・振動子
33・・・振動子搭載用基板
35・・・基体
41・・・信号線路
45、55、65・・・島状導体パターン
Claims (2)
- 一対の電極を有する振動子が設けられる基体と、該基体に設けられた、前記振動子の電極が接続される信号線路および該信号線路の近傍に形成された島状導体パターンとを具備するとともに、該島状導体パターンは前記基体の側面に前記信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする振動子搭載用基板。
- 一対の電極を有する振動子と、該振動子が設けられる基体と、該基体に設けられた、前記振動子の電極が接続された信号線路および該信号線路の近傍に形成された島状導体パターンとを具備するとともに、該島状導体パターンは前記基体の側面に前記信号線路と直交するように形成されていることを特徴とする発振子。
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