水晶発振器
【課題】水晶発振器に入ってくる高周波ノイズを除去する水晶発振器を提供する。
【解決手段】水晶発振器１００は、一対の励振電極１５ａ、１５ｂを有する水晶振動片１０と水晶振動片及び発振回路２０が装着されるベース板３０とを備える。ベース板は、水晶振動片を発振させる一対の水晶端子２１と、電源が供給される電源端子２２と、アースされたグランド端子２２と、発振周波数を出力する出力端子２２とを有する発振回路２０と、実装面に少なくとも電源端子、グランド端子及び出力端子に電気的につながる３つの実装端子５１，５２を有する。ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、ベース板は電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜４３と、誘電体層を挟んで第１金属膜と対向してグランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜４４とを有する。
【解決手段】水晶発振器１００は、一対の励振電極１５ａ、１５ｂを有する水晶振動片１０と水晶振動片及び発振回路２０が装着されるベース板３０とを備える。ベース板は、水晶振動片を発振させる一対の水晶端子２１と、電源が供給される電源端子２２と、アースされたグランド端子２２と、発振周波数を出力する出力端子２２とを有する発振回路２０と、実装面に少なくとも電源端子、グランド端子及び出力端子に電気的につながる３つの実装端子５１，５２を有する。ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、ベース板は電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜４３と、誘電体層を挟んで第１金属膜と対向してグランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜４４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶発振器に関し、特にバイパスコンデンサを有する水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ等の電子部品を搭載した水晶発振器においては、電源ラインや信号ラインに重畳して入ってくる各種のノイズを低減し、電源電圧を安定させるとともにＩＣの誤動作を防止する必要がある。このようなノイズを低減する手段としては、特許文献１に記載されているように、ＩＣ等の電子部品の電源端子とグランドとの間にバイパスコンデンサを接続したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、バイパスコンデンサを用いる手段では、電子部品の誤動作を有効に防止するためには、バイパスコンデンサを個々の電子部品の電源端子や信号端子ごとに接続する必要がある。このため、回路基板上に取り付けるバイパスコンデンサの点数が増えてしまい、水晶発振器を小型化しにくいという問題がある。
【０００５】
また、近年の電気機器のクロックの高周波化に伴い、高周波ノイズが水晶発振器の電源端子に入ってくることが多くなってきている。このため、特に水晶発振器に入ってくる高周波ノイズを除去することが求められるようになってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点の水晶発振器は、一対の励振電極を有する水晶振動片と水晶振動片及び発振回路が装着されるベース板とを備える。ベース板は、水晶振動片を発振させる一対の水晶端子と、電源が供給される電源端子と、アースされたグランド端子と、発振周波数を出力する出力端子とを有する発振回路と、実装面に少なくとも電源端子、グランド端子及び出力端子に電気的につながる３つの実装端子を有する。ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、ベース板は電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜と、誘電体層を挟んで第１金属膜と対向してグランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜とを有する。
【０００７】
第２の観点の水晶発振器は、第１金属膜及び第２金属膜の所定面積と誘電体層の厚さとを調整することで、誘電体層に生成される静電容量を調整する。
第３の観点の水晶発振器は、誘電体層はアルミナセラミック又は水晶である。
第４の観点の水晶発振器の発振回路は、さらに出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は周波数を制御する周波数制御電圧端子を含み、ベース板は、さらにスタンバイ端子又は周波数制御電圧端子に電気的につながる実装端子を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水晶発振器によれば、ベースのセラミック層内に金属膜を設け、電源端子とアースされたグランド端子との間に小容量のコンデンサを形成させることにより、高周波ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１水晶発振器１００の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、第１水晶発発振１００のＡ−Ａ’断面図である。 （ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。
【図３】（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したベースセラミック層３０ａの第１層３０１の平面図である。 （ｂ）は、ベースセラミック層３０ａの第２層３０２の平面図である。
【図４】（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの第３層３０３の平面図である。 （ｂ）は、台座セラミック層３０ｂの平面図である。
【図５】（ａ）は、枠部セラミック層３０ｃの平面図である。 （ｂ）は、リッド５の平面図である。
【図６】（ａ）は、水晶振動片１０の平面図である。 （ｂ）は、電子回路素子２０の平面図である。
【図７】電源と電子部品との間の接続を示す回路構成図である。
【図８】（ａ）は、第２水晶発振器２００のＢ−Ｂ’断面図である。 （ｂ）は、（ａ）のパッケージ２３０の第１層２３０ａの平面図である。
【図９】（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したパッケージ２３０の第２層ベース部２３０ｂの平面図である。 （ｂ）は、パッケージベース部２３０ｂの第２層２３２の平面図である。
【図１０】（ａ）は、パッケージベース部２３０ｂの第３層２３３の平面図である。 （ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。
【図１１】第３水晶発振器３００の分解斜視図である。
【図１２】（ａ）は、第３水晶発振器３００のＣ−Ｃ’断面図である。 （ｂ）は、（ａ）のパッケージ３３０の第１層３３１の平面図である。
【図１３】（ａ）は、パッケージ３３０の第２層３３２の平面図である。 （ｂ）は、パッケージ３３０の第３層３３３の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
＜第１水晶発振器１００の全体構成＞
第１水晶発振器１００の全体構成について、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は、第１水晶発振器１００の分解斜視図であり、図２（ａ）は、第１水晶発振器１００のＡ−Ａ’断面図であり、（ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。
【００１１】
ここで、水晶振動片としてＡＴカットの水晶振動片１０が使われている。つまり、ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、第１実施形態ではＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、第１実施形態において第１水晶発振器１００の長手方向をＸ軸方向、第１水晶発振器１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’として説明する。以下、第２実施形態から第３実施形態においても同様である。
【００１２】
第１水晶発振器１００は、表面実装型の水晶発振器であり、プリント基板等に実装されて使用される。第１水晶発振器１００は主に、水晶振動片１０と、電子回路素子２０と、パッケージ３０と、リッド５とにより構成されている。
【００１３】
水晶振動片１０は、ＡＴカットされた水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１５ａ、１５ｂが対向して配置されている。また、励振電極１５ａには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１２及び電極パッド１４が接続され、励振電極１５ｂには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１１及び電極パッド１３が接続されている。励振電極１５ａ、１５ｂ、引出電極１１，１２及び電極パッド１３，１４は例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。水晶振動片１０の各電極パッド１３，１４は、導電性接着剤６０（図２（ａ）を参照）を介して第２電極３６ｂの水晶振動片載置部３５に接合される。
【００１４】
セラミックなどの絶縁体からなるパッケージ３０は箱型形状に形成されており、水晶発振器１００が実装される側の実装面Ｍ１には外部電極５１，５２が形成されている。また、パッケージ３０には水晶振動片１０及び電子回路素子２０を収納するキャビティＣＴが形成されている。電子回路素子２０は、水晶振動片１０に電気的に接続される水晶端子２１と、外部電極５１，５２と電気的に接続される回路端子２２とが−Ｙ’軸側の面に形成されている。リッド５はキャビティＣＴを密封するように封止材４１を介してパッケージ３０の＋Ｙ’軸側の面に接合されている。
【００１５】
パッケージ３０は、大別してパッケージ３０の底面を形成するベースセラミック層３０ａと、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側に配置される台座セラミック層３０ｂと、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される枠部セラミック層３０ｃとにより形成されている。さらにベースセラミック層３０ａは、底面用セラミック層３０１と、電極付セラミック層３０２と、電極付底部セラミック層３０３との３層とからなる。
【００１６】
図２（ａ）に示されるように、ベースセラミック層３０ａの−Ｙ’軸側の面である実装面Ｍ１には、外部電極５１，５２が形成されている。またベースセラミック層３０ａには、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面からベースセラミック層３０ａを貫通する貫通部３７ａを通り外部電極５１，５２まで電気的に接続されている第１電極３６ａが形成されている。第１電極３６ａは、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部３３ａを有している（図３（ａ）を参照）。電子回路素子載置部３３ａは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の回路端子２２と電気的に接続されている。
【００１７】
台座セラミック層３０ｂには、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面から台座セラミック層３０ｂを貫通する貫通部３７ｂを通り台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側の面まで電気的に接続されている第２電極３６ｂが形成されている。第２電極３６ｂはベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部３３ｂを有しており（図３（ａ）を参照）、電子回路素子載置部３３ｂは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の水晶端子２１（図６（ｂ）を参照）と電気的に接続されている。また第２電極３６ｂは、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に水晶振動片１０が載置される水晶振動片載置部３５を有している。
【００１８】
水晶振動片１０は、導電性接着剤６０を介して水晶振動片載置部３５に載置され、水晶振動片載置部３５と電気的に接続されている。ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面には第１電極３６ａと第２電極３６ｂとを電気的に接続する第３電極３６ｃが形成されている。パッケージ３０に形成されるキャビティＣＴは、リッド５により密封されている。リッド５は封止材４１を介してパッケージ３０の＋Ｙ’軸側の面と接合されている。
【００１９】
ベースセラミック層３０ａの第２層３０２には、グランド電極４３が形成される。ベースセラミック層３０ａの第３層３０３にはＶＤＤ電極（電源電水晶極）４４が形成される。また、電極付底部セラミック層３０３のＭ１面に外部電極５１，５２（図３（ａ）を参照）が形成される。また、グランド電極４３、ＶＤＤ電極４４及び外部電極５１，５２は、タングステン（Ｗ）等にニッケルメッキ及び金（Ａｕ）メッキ等を施すことにより形成される。
【００２０】
図２（ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。パッケージ３０の＋Ｙ’軸側に第１電極３６ａ、第２電極３６ｂ及び第３電極３６ｃが形成されている状態が示されている。図２（ｂ）の点線で示されたように、電子回路素子２０が、第１電極３６ａの電子回路素子載置部３３ａ及び第２電極３６ｂの電子回路素子載置部３３ｂに載置される。図２（ｂ）の一点鎖線で示されたように、水晶振動片１０が水晶振動片載置部３５に載置される。
【００２１】
図３（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの平面図である。説明の都合上、グランド電極４３及びＶＤＤ電極４４は図示していない。図３（ｂ）は、ベースセラミック層３０ａの第２層３０２の平面図である。図４（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの第３層３０３の平面図であり、図４（ｂ）は、台座セラミック層３０ｂの平面図である。
【００２２】
図３（ａ）では、台座セラミック層３０ｂのキャビティＣＴの一部を形成する空間部３８ａが、一点鎖線で示されている。ベースセラミック層３０ａの−Ｙ’軸側の面の４つの角には外部電極５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが形成されている。また、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面には第１電極３６ａ、第２電極３６ｂ及び第３電極３６ｃが形成されている。４箇所に形成されている第１電極３６ａは、それぞれ外部電極５１，５２と第１電極３６ａの貫通部３７ａを通して電気的に接続されている。また、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面の２箇所に形成されている第２電極３６ｂは、台座セラミック層３０ｂ（図４（ｂ）を参照）の貫通部３７ｂに形成される第２電極３６ｂと電気的に接続されている。
【００２３】
図３（ａ）に示されるように、外部電極５１ａは、電源が供給される電源端子であり、外部電極５２ｂは、アースされたグランド端子であり、外部電極５１ｂは、発振周波数を出力する取出し端子であり、外部電極５２ａは、出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は周波数を制御する周波数制御端子である。第３層の電極付底部セラミック層３０３のＶＤＤ電極４４は、第１電極３６ａを介して外部電極５１ａに接続され、第２層の電極付セラミック層３０２のグランド電極４３は、第１電極３６ａを介して外部電極５２ｂに接続される。
【００２４】
第３層の電極付底部セラミック層３０３のＶＤＤ電極４４と第２層の電極付セラミック層３０２のグランド電極４３とでセラミック層を挟む構成により小容量のコンデンサが形成される。コンデンサの容量は、対向する電極の大きさとセラミック層の厚さによって決まる。例えば、アルミナセラミックの誘電率を「９×１０−１２」、セラミック層の厚さを「０．１００ｍｍ」、電極の面積を「２４ｍｍ２」（パターンサイズ６ｍｍ×４ｍｍに設定）とした場合、静電容量Ｃは、１９．１ｐＦである。この静電容量Ｃにより高周波のノイズを除去することができる。
【００２５】
なお、生成されるコンデンサ容量Ｃ（静電容量ｐＦ）は次の数式１で計算できる。
Ｃ［ｐＦ］＝εＳ／ｄ …数式１
ここで、ε 比誘電率×真空中の誘電率
Ｓ ： 平板の面積（ｍｍ２）
ｄ ： 平板間の距離 （ｍｍ）
【００２６】
図５（ａ）は、枠部セラミック層３０ｃの平面図であり、（ｂ）は、リッド５の平面図である。枠部セラミック層３０ｃは、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される。枠部セラミック層３０ｃは中央に枠部セラミック層３０ｃを貫通する空間部３８ｂが形成されている。空間部３８ｂは枠部セラミック層３０ｃの空間部３８ａ（図２（ｂ）を参照）よりも大きく形成されており、キャビティＣＴの一部を形成している。
【００２７】
図５（ｂ）に示されるように、リッド５は矩形状に形成されており、例えばガラス又はコバール等により形成される。リッド５は封止材４１（図２（ａ）を参照）を介して枠部セラミック層３０ｃの＋Ｙ’軸側の面に配置される。
【００２８】
図７は、電源と電子部品との間の接続を示す回路構成図である。図７に示されるように、第１電極３６ａ（ＶＤＤ）に連結している電源ラインＰ１は、電源ＰＳの出力部＋ＶＤＤに接続されている。第１電極３６ａ（ＧＮＤ：グランド）に連結している接地ラインＰ３は、電源ＰＳの接地部Ｇに接続されている。電源ＰＳを立ち上げると第１電極３６ａ（ＶＤＤ）と第１電極３６ａ（ＧＮＤ）との間に所定の電圧が印加され、電子会悪露素子２００に電力を供給することが可能となる。
【００２９】
一方、グランド電極膜４３とＶＤＤ電極膜４４との間に高誘電体のセラミックが挟まれた構造となるため（図２（ａ）を参照）、第１電極３６ａ（ＶＤＤ）と第１電極３６ａ（ＧＮＤ）との間にキャパシタＣ１を形成することができる。キャパシタラインＰ２を接地部Ｇに接続することによって、電源ラインＰ１と接地ラインＰ３との間にキャパシタＣ１が形成される。よって、電源ラインＰ１に混入したノイズの除去又はノイズを軽減することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
＜第２水晶発振器２００の全体構成＞
第２水晶発振器２００の全体構成について、図８〜図１０を参照しながら説明する。
第２実施形態として、２つのキャビティにそれぞれ水晶振動片１０と電子回路素子２０とが載置され、電子回路素子２０が載置されるキャビティが密封されていない第２水晶発振器２００について説明する。以下の説明において、第１水晶発振器１００とその構成が同じ部分は第１水晶発振器１００と同じ番号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図８（ａ）は、第２水晶発振器２００のＢ−Ｂ’断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のパッケージ２３０の第１層枠部２３０ａの平面図である。図９（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したパッケージ２３０の第２層ベース部２３０ｂの平面図であり、（ｂ）は、パッケージベース部２３０ｂの第２層２３２の平面図である。図１０（ａ）は、パッケージベース部２３０ｂの第３層２３３の平面図であり、（ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。また、図８（ａ）は後述する図９及び図１０のＢ−Ｂ’断面における断面図である。第２水晶発振器２００は主に、水晶振動片１０と、電子回路素子２０と、パッケージ２３０と、リッド５とにより構成されている。図９（ａ）では、図８（ａ）のＢ−Ｂ’断面上に形成されていない電子回路素子２０の一部が点線で示されている。なお、電子回路素子２０との接続関係をわかりやすくするため、グランド電極膜４３及びＶＤＤ電極膜４４を透過させて示している。
【００３２】
パッケージ２３０は、第１層枠部２３０ａと、第１層枠部２３０ａの＋Ｙ’軸側に配置される第２層ベース部２３０ｂと、第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される第３層枠部２３０ｃとにより形成されている。第１層枠部２３０ａはパッケージ２３０の底面を形成しており、第１層枠部２３０ａの−Ｙ’軸側の面には外部電極２５１，２５２が形成されている。また、第１層枠部２３０ａと第２層ベース部２３０ｂとで、第２キャビティＣＴ２が形成されている。第２キャビティＣＴ２には電子回路素子２０が載置されており、また第２キャビティＣＴ２は不図示の樹脂により電子回路素子２０が密封される。
【００３３】
第２層ベース部２３０ｂは３層から成り、第２層は電極付セラミック層２３２である。電極付セラミック層２３２には、グランド電極４３が形成される。第２層ベース部２３０ｂの第３層は電極付底部セラミック層２３３である。電極付底部セラミック層２３３にはプラス電源電極（ＶＤＤ電極）４４が形成される（図９（ｂ）及び図１０（ａ）を参照）。
【００３４】
第２層ベース部２３０ｂには、−Ｙ’軸側の面に第１電極２３６ａ及び第２電極２３６ｂの一部と第３電極２３６ｃとが形成されている。第１電極２３６ａは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極及び第１層枠部２３０ａを貫通する貫通部２３７ａに形成された電極により形成されている。第１電極２３６ａは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部２３３ａを有しており、電子回路素子載置部２３３ａは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の回路端子２２と電気的に接続されている。第２電極２３６ｂは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極と、第２層ベース部２３０ｂを貫通する貫通部２３７ｂに形成された電極と、第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成された電極とにより構成されている。
【００３５】
第２電極２３６ｂの第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極は、電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部２３３ｂを有しており、電子回路素子載置部２３３ｂは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の水晶端子２１と電気的に接続されている。また、第２電極２３６ｂの第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成された電極は、水晶振動片１０が載置される水晶振動片載置部２３５を有しており、水晶振動片１０の電極パッド１３，１４（図６（ａ）参照）は導電性接着剤６０を介して水晶振動片載置部２３５と電気的に接続されている。第２層ベース部２３０ｂは、第３層枠部２３０ｃ及びリッド５と第１キャビティＣＴ１を形成している。第１キャビティＣＴ１には水晶振動片１０が載置され、また第１キャビティＣＴ１は密封されている。
【００３６】
図８（ｂ）は、パッケージ２３０の第１層枠部２３０ａの平面図である。第１層枠部２３０ａは、中央に第１層枠部２３０ａを貫通する空間部２３８ａが形成されており、空間部２３８ａは第２キャビティＣＴ２を形成している。第１層枠部２３０ａの−Ｙ’軸側の面には４つの外部電極５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが形成されている。外部電極５１，５２は第１電極２３６ａの一部である貫通部２３７ａを通して第１層枠部２３０ａの＋Ｙ’軸側の面で第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成される第１電極２３６ａに電気的に接続されている。
【００３７】
図９（ａ）は、第２水晶発振器２００の第２層ベース部２３０ｂの平面図である。一点鎖線で空間部２３８ａ及び電子回路素子２０が載置される位置が示されている。第３電極２３６ｃは、その一部が空間部２３８ａの内側に形成され、また、電子回路素子２０の外側に形成されている。第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面には、第１電極２３６ａ及び第２電極２３６ｂの一部と第３電極２３６ｃとが形成されている。図９（ａ）ではこれらの電極が点線で示されている。第１電極２３６ａは、第１層枠部２３０ａを貫通する貫通部２３７ａを通して外部電極２５１，２５２と接続されている。第２電極２３６ｂは、第２層ベース部２３０ｂを貫通する貫通部２３７ｂを通して第２層２３６ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成されている水晶振動片載置部２３５に電気的に接続されている。
【００３８】
図１０（ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃは、中央に第３層枠部２３０ｃを貫通する空間部２３８ｂが形成されており、空間部２３８ｂは第１キャビティＣＴ１を構成している。
【００３９】
（第３実施形態）
＜第３水晶発振器３００の構成＞
第３実施形態として、リッド及びパッケージとが水晶ウエハ上に複数形成され、水晶ウエハを接合した後に水晶ウエハを切断して形成される第３水晶発振器３００について図１１〜図１３を参照しながら説明する。図１２（ａ）は、第３水晶発振器３００のＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のパッケージ３３０の第１層３３１の平面図である。図１３（ａ）は、パッケージ３３０の第２層３３２の平面図であり、（ｂ）は、水晶パッケージ３３０の第３層３３３の平面図である。以下の説明において、第１水晶発振器１００とその構成が同じ部分は第１水晶発振器１００と同じ番号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図１１は、第３水晶発振器３００の分解斜視図である。第３水晶発振器３００は主に、水晶振動片２１０と、電子回路素子２２０と、パッケージ３３０（図１２（ａ）を参照）と、リッド２０５とにより構成されている。水晶振動片２１０は、＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に励振電極２１５ａ，２１５ｂが形成されている。また、水晶振動片２１０の−Ｙ’軸側の＋Ｘ軸側に電極パッド２１３が形成され、−Ｘ軸側には電極パッド２１４が形成されており、＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極２２５ａは、−Ｘ軸側の電極パッド２１４に電気的に接続され、−Ｙ’軸側の面に形成された励振電極２２５ｂは、＋Ｘ軸側の電極パッド２１３に電気的に接続されている。電子回路素子２２０は、２つの水晶端子２１がＺ’軸方向に並んで形成され、各水晶端子２１のＸ軸方向の隣には回路端子２２が形成されている。リッド２０５は、例えば水晶により形成されており、−Ｙ’軸側の面には第３水晶発振器３００のキャビティの一部を形成する凹部２１７が形成されている。
【００４１】
図１２（ａ）に示されるように、水晶パッケージ３３０の＋Ｙ’軸側の面には第３水晶発振器３００のキャビティＣＴの一部を形成する凹部３４９が形成されており凹部３４９内には電子回路素子２２０が載置される。また、パッケージ３３０の−Ｙ’軸側の実装面Ｍ１には４つの外部電極３５１ａ，３５１ｂ，３５２ａ，３５２ｂが形成されている。
【００４２】
水晶パッケージ３３０は、ベース水晶第１層３３１とベース水晶第２層３３２とベース水晶第３層３３３との３層から成る。水晶パッケージ３３０のベース水晶第１層３３１には第１電極３３６ａ、第２電極３３６ｂ及び第３電極３３６ｃが形成されている。ベース水晶第１層３３１の凹部３４９内には第１電極３３６ａの電子回路素子載置部３３３ａ及び第２電極３３６ｂの電子回路素子載置部３３３ｂが形成されており、その上には金属バンプ５３を介して電子回路素子３２０の回路端子２２及び水晶端子２１が接続される。第１電極３３６ａは凹部３４９内の電子回路素子載置部３３３ａから貫通電極（不図示）を通して外部電極３５１と電気的に接続される。
【００４３】
図１２（ｂ）に示されるように、第２電極３３６ｂは電子回路素子載置部３３３ｂから水晶パッケージ３３０の＋Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側に形成される水晶振動片載置部３３５まで形成されている。水晶振動片載置部３３５には水晶振動片２１０が載置され、水晶振動片載置部３３５と電極パッド２１３，２１４とが電気的に接続される。第３電極３３６ｃは、第１電極３３６ａと第２電極３３６ｂとを電気的に接続している。第１電極２３６ａは、パッケージ３３０を貫通する貫通部３３７ａに形成された第１電極３３６ａにより形成されている。第２電極２３６ｂは、水晶パッケージ３３０を貫通する貫通部２３７ｂに形成された第２電極３３６ｂにより形成されている。
【００４４】
図１３（ａ）は、パッケージ３３０のベース水晶第２層３３２の平面図であり、（ｂ）は、パッケージ３３０のベース水晶第３層３３３の平面図である。パッケージ３３０のベース水晶第２層３３２には、グランド電極３４３が形成される。ベース水晶第３層３３３には、プラス電源電極（ＶＤＤ電極）４４が形成される。
【００４５】
第３水晶発振器３００は、パッケージ３３０のベース部３層が水晶ウエハ上に複数形成され、３層の水晶ウエハをシロキサン接合した後、電子回路素子２２０をパッケージ３３０の凹部３４９に載置接合する。パッケージ３３０に水晶振動片２１０とリッド水晶ウエハとが真空中でシロキサン接合される。接合後水晶ウエハが切断され、第３水晶発振器３００が形成される。生成されるコンデンサ容量Ｃ（静電容量ｐＦ）は水晶の誘電率を「４．６×１０−１２」として数式１で計算すればよい。
【００４６】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００４７】
例えば、水晶振動片はＡＴカットの水晶振動片である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するＢＴカットなどであっても同様に適用できる。また、音叉型水晶振動片についても適用できる。さらに水晶振動片は水晶材料のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは水晶セラミックを含む水晶材料に基本的に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
５，２０５ … リッド
１０、２１０ … 水晶振動片
１０ａ … 電子部品
１１、１２ … 引出電極
１３，１４，２１３，２１４ … 電極パッド
１５ａ、１５ｂ，２２５ａ，２２５ｂ … 励振電極
２０、２２０ … 電子回路素子
２１ … 水晶端子
２２ … 回路端子
３０、２３０、３３０、 … パッケージ
３０ａ … ベースセラミック層、３０ｂ … 台座セラミック層
３０ｃ … 枠部セラミック層
３３ａ、３３ｂ、２３３ａ、２３３ｂ … 電子回路素子載置部
３３３ａ，３３３ｂ … 電子回路素子載置部
３５、３３５ … 水晶振動片載置部
３６ａ、２３６ａ、３３６ａ … 第１電極
３６ｂ、２３６ｂ、３３６ｂ … 第２電極
３６ｃ、２３６ｃ、３３６ｃ … 第３電極
３７ａ、３７ｂ、２３７ａ、２３７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ … 貫通部
３８ａ、３８ｂ、２３８ａ、２３８ｂ … 空間部
４１ … 封止材
４３ … グランド電極膜、４４ … ＶＤＤ電極膜
５１ａ … 外部電極（ＶＤＤ端子）、 ５１ｂ外部電極（周波数取出し端子）
５２ａ … 外部電極（スタンバイ端子）、 ５２ｂ … 外部電極（グランド端子）
５３ … 金属バンプ
６０ … 導電性接着剤
１００、２００、３００ … 水晶発振器
１０１，２１１ … ＡＴカット水晶板
２１７，３４９ … 凹部
２３０ａ … パッケージ２３０の第１層枠部
２３０ｂ … パッケージ２３０の第２層ベース部
２３０ｃ … パッケージ２３０の第３層枠部
２３１ … パッケージベース部２３０ｂの第１層
２３２ … パッケージベース部２３０ｂの第２層
２３３ … パッケージベース部２３０ｂの第３層
３０１ … ベースセラミック第１層
３０２ … ベースセラミック第２層
３０３ … ベースセラミック第３層
３３０ … 水晶パッケージ３３０
３３１ … ベース水晶第１層
３３２ … ベース水晶第２層
３３３ … ベース水晶第３層
Ｃ１ … キャパシタ
ＣＴ、ＣＴ１，ＣＴ２ … キャビティ
Ｍ１ … 実装面
Ｐ１ … 電源ライン、 Ｐ２ … キャパシタライン
Ｐ３ … 接地ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の水晶発振器に関し、特にバイパスコンデンサを有する水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ等の電子部品を搭載した水晶発振器においては、電源ラインや信号ラインに重畳して入ってくる各種のノイズを低減し、電源電圧を安定させるとともにＩＣの誤動作を防止する必要がある。このようなノイズを低減する手段としては、特許文献１に記載されているように、ＩＣ等の電子部品の電源端子とグランドとの間にバイパスコンデンサを接続したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、バイパスコンデンサを用いる手段では、電子部品の誤動作を有効に防止するためには、バイパスコンデンサを個々の電子部品の電源端子や信号端子ごとに接続する必要がある。このため、回路基板上に取り付けるバイパスコンデンサの点数が増えてしまい、水晶発振器を小型化しにくいという問題がある。
【０００５】
また、近年の電気機器のクロックの高周波化に伴い、高周波ノイズが水晶発振器の電源端子に入ってくることが多くなってきている。このため、特に水晶発振器に入ってくる高周波ノイズを除去することが求められるようになってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点の水晶発振器は、一対の励振電極を有する水晶振動片と水晶振動片及び発振回路が装着されるベース板とを備える。ベース板は、水晶振動片を発振させる一対の水晶端子と、電源が供給される電源端子と、アースされたグランド端子と、発振周波数を出力する出力端子とを有する発振回路と、実装面に少なくとも電源端子、グランド端子及び出力端子に電気的につながる３つの実装端子を有する。ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、ベース板は電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜と、誘電体層を挟んで第１金属膜と対向してグランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜とを有する。
【０００７】
第２の観点の水晶発振器は、第１金属膜及び第２金属膜の所定面積と誘電体層の厚さとを調整することで、誘電体層に生成される静電容量を調整する。
第３の観点の水晶発振器は、誘電体層はアルミナセラミック又は水晶である。
第４の観点の水晶発振器の発振回路は、さらに出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は周波数を制御する周波数制御電圧端子を含み、ベース板は、さらにスタンバイ端子又は周波数制御電圧端子に電気的につながる実装端子を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水晶発振器によれば、ベースのセラミック層内に金属膜を設け、電源端子とアースされたグランド端子との間に小容量のコンデンサを形成させることにより、高周波ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１水晶発振器１００の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、第１水晶発発振１００のＡ−Ａ’断面図である。 （ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。
【図３】（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したベースセラミック層３０ａの第１層３０１の平面図である。 （ｂ）は、ベースセラミック層３０ａの第２層３０２の平面図である。
【図４】（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの第３層３０３の平面図である。 （ｂ）は、台座セラミック層３０ｂの平面図である。
【図５】（ａ）は、枠部セラミック層３０ｃの平面図である。 （ｂ）は、リッド５の平面図である。
【図６】（ａ）は、水晶振動片１０の平面図である。 （ｂ）は、電子回路素子２０の平面図である。
【図７】電源と電子部品との間の接続を示す回路構成図である。
【図８】（ａ）は、第２水晶発振器２００のＢ−Ｂ’断面図である。 （ｂ）は、（ａ）のパッケージ２３０の第１層２３０ａの平面図である。
【図９】（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したパッケージ２３０の第２層ベース部２３０ｂの平面図である。 （ｂ）は、パッケージベース部２３０ｂの第２層２３２の平面図である。
【図１０】（ａ）は、パッケージベース部２３０ｂの第３層２３３の平面図である。 （ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。
【図１１】第３水晶発振器３００の分解斜視図である。
【図１２】（ａ）は、第３水晶発振器３００のＣ−Ｃ’断面図である。 （ｂ）は、（ａ）のパッケージ３３０の第１層３３１の平面図である。
【図１３】（ａ）は、パッケージ３３０の第２層３３２の平面図である。 （ｂ）は、パッケージ３３０の第３層３３３の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
＜第１水晶発振器１００の全体構成＞
第１水晶発振器１００の全体構成について、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は、第１水晶発振器１００の分解斜視図であり、図２（ａ）は、第１水晶発振器１００のＡ−Ａ’断面図であり、（ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。
【００１１】
ここで、水晶振動片としてＡＴカットの水晶振動片１０が使われている。つまり、ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。このため、第１実施形態ではＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、第１実施形態において第１水晶発振器１００の長手方向をＸ軸方向、第１水晶発振器１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’として説明する。以下、第２実施形態から第３実施形態においても同様である。
【００１２】
第１水晶発振器１００は、表面実装型の水晶発振器であり、プリント基板等に実装されて使用される。第１水晶発振器１００は主に、水晶振動片１０と、電子回路素子２０と、パッケージ３０と、リッド５とにより構成されている。
【００１３】
水晶振動片１０は、ＡＴカットされた水晶片１０１により構成され、その水晶片１０１の中央付近の両主面に一対の励振電極１５ａ、１５ｂが対向して配置されている。また、励振電極１５ａには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１２及び電極パッド１４が接続され、励振電極１５ｂには水晶片１０１の底面（−Ｙ’側）の−Ｘ側まで伸びた引出電極１１及び電極パッド１３が接続されている。励振電極１５ａ、１５ｂ、引出電極１１，１２及び電極パッド１３，１４は例えば下地としてのクロム層が用いられ、クロム層の上面に金層が用いられる。水晶振動片１０の各電極パッド１３，１４は、導電性接着剤６０（図２（ａ）を参照）を介して第２電極３６ｂの水晶振動片載置部３５に接合される。
【００１４】
セラミックなどの絶縁体からなるパッケージ３０は箱型形状に形成されており、水晶発振器１００が実装される側の実装面Ｍ１には外部電極５１，５２が形成されている。また、パッケージ３０には水晶振動片１０及び電子回路素子２０を収納するキャビティＣＴが形成されている。電子回路素子２０は、水晶振動片１０に電気的に接続される水晶端子２１と、外部電極５１，５２と電気的に接続される回路端子２２とが−Ｙ’軸側の面に形成されている。リッド５はキャビティＣＴを密封するように封止材４１を介してパッケージ３０の＋Ｙ’軸側の面に接合されている。
【００１５】
パッケージ３０は、大別してパッケージ３０の底面を形成するベースセラミック層３０ａと、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側に配置される台座セラミック層３０ｂと、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される枠部セラミック層３０ｃとにより形成されている。さらにベースセラミック層３０ａは、底面用セラミック層３０１と、電極付セラミック層３０２と、電極付底部セラミック層３０３との３層とからなる。
【００１６】
図２（ａ）に示されるように、ベースセラミック層３０ａの−Ｙ’軸側の面である実装面Ｍ１には、外部電極５１，５２が形成されている。またベースセラミック層３０ａには、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面からベースセラミック層３０ａを貫通する貫通部３７ａを通り外部電極５１，５２まで電気的に接続されている第１電極３６ａが形成されている。第１電極３６ａは、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部３３ａを有している（図３（ａ）を参照）。電子回路素子載置部３３ａは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の回路端子２２と電気的に接続されている。
【００１７】
台座セラミック層３０ｂには、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面から台座セラミック層３０ｂを貫通する貫通部３７ｂを通り台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側の面まで電気的に接続されている第２電極３６ｂが形成されている。第２電極３６ｂはベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部３３ｂを有しており（図３（ａ）を参照）、電子回路素子載置部３３ｂは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の水晶端子２１（図６（ｂ）を参照）と電気的に接続されている。また第２電極３６ｂは、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に水晶振動片１０が載置される水晶振動片載置部３５を有している。
【００１８】
水晶振動片１０は、導電性接着剤６０を介して水晶振動片載置部３５に載置され、水晶振動片載置部３５と電気的に接続されている。ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面には第１電極３６ａと第２電極３６ｂとを電気的に接続する第３電極３６ｃが形成されている。パッケージ３０に形成されるキャビティＣＴは、リッド５により密封されている。リッド５は封止材４１を介してパッケージ３０の＋Ｙ’軸側の面と接合されている。
【００１９】
ベースセラミック層３０ａの第２層３０２には、グランド電極４３が形成される。ベースセラミック層３０ａの第３層３０３にはＶＤＤ電極（電源電水晶極）４４が形成される。また、電極付底部セラミック層３０３のＭ１面に外部電極５１，５２（図３（ａ）を参照）が形成される。また、グランド電極４３、ＶＤＤ電極４４及び外部電極５１，５２は、タングステン（Ｗ）等にニッケルメッキ及び金（Ａｕ）メッキ等を施すことにより形成される。
【００２０】
図２（ｂ）は、パッケージ３０の平面図である。パッケージ３０の＋Ｙ’軸側に第１電極３６ａ、第２電極３６ｂ及び第３電極３６ｃが形成されている状態が示されている。図２（ｂ）の点線で示されたように、電子回路素子２０が、第１電極３６ａの電子回路素子載置部３３ａ及び第２電極３６ｂの電子回路素子載置部３３ｂに載置される。図２（ｂ）の一点鎖線で示されたように、水晶振動片１０が水晶振動片載置部３５に載置される。
【００２１】
図３（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの平面図である。説明の都合上、グランド電極４３及びＶＤＤ電極４４は図示していない。図３（ｂ）は、ベースセラミック層３０ａの第２層３０２の平面図である。図４（ａ）は、ベースセラミック層３０ａの第３層３０３の平面図であり、図４（ｂ）は、台座セラミック層３０ｂの平面図である。
【００２２】
図３（ａ）では、台座セラミック層３０ｂのキャビティＣＴの一部を形成する空間部３８ａが、一点鎖線で示されている。ベースセラミック層３０ａの−Ｙ’軸側の面の４つの角には外部電極５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが形成されている。また、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面には第１電極３６ａ、第２電極３６ｂ及び第３電極３６ｃが形成されている。４箇所に形成されている第１電極３６ａは、それぞれ外部電極５１，５２と第１電極３６ａの貫通部３７ａを通して電気的に接続されている。また、ベースセラミック層３０ａの＋Ｙ’軸側の面の２箇所に形成されている第２電極３６ｂは、台座セラミック層３０ｂ（図４（ｂ）を参照）の貫通部３７ｂに形成される第２電極３６ｂと電気的に接続されている。
【００２３】
図３（ａ）に示されるように、外部電極５１ａは、電源が供給される電源端子であり、外部電極５２ｂは、アースされたグランド端子であり、外部電極５１ｂは、発振周波数を出力する取出し端子であり、外部電極５２ａは、出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は周波数を制御する周波数制御端子である。第３層の電極付底部セラミック層３０３のＶＤＤ電極４４は、第１電極３６ａを介して外部電極５１ａに接続され、第２層の電極付セラミック層３０２のグランド電極４３は、第１電極３６ａを介して外部電極５２ｂに接続される。
【００２４】
第３層の電極付底部セラミック層３０３のＶＤＤ電極４４と第２層の電極付セラミック層３０２のグランド電極４３とでセラミック層を挟む構成により小容量のコンデンサが形成される。コンデンサの容量は、対向する電極の大きさとセラミック層の厚さによって決まる。例えば、アルミナセラミックの誘電率を「９×１０−１２」、セラミック層の厚さを「０．１００ｍｍ」、電極の面積を「２４ｍｍ２」（パターンサイズ６ｍｍ×４ｍｍに設定）とした場合、静電容量Ｃは、１９．１ｐＦである。この静電容量Ｃにより高周波のノイズを除去することができる。
【００２５】
なお、生成されるコンデンサ容量Ｃ（静電容量ｐＦ）は次の数式１で計算できる。
Ｃ［ｐＦ］＝εＳ／ｄ …数式１
ここで、ε 比誘電率×真空中の誘電率
Ｓ ： 平板の面積（ｍｍ２）
ｄ ： 平板間の距離 （ｍｍ）
【００２６】
図５（ａ）は、枠部セラミック層３０ｃの平面図であり、（ｂ）は、リッド５の平面図である。枠部セラミック層３０ｃは、台座セラミック層３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される。枠部セラミック層３０ｃは中央に枠部セラミック層３０ｃを貫通する空間部３８ｂが形成されている。空間部３８ｂは枠部セラミック層３０ｃの空間部３８ａ（図２（ｂ）を参照）よりも大きく形成されており、キャビティＣＴの一部を形成している。
【００２７】
図５（ｂ）に示されるように、リッド５は矩形状に形成されており、例えばガラス又はコバール等により形成される。リッド５は封止材４１（図２（ａ）を参照）を介して枠部セラミック層３０ｃの＋Ｙ’軸側の面に配置される。
【００２８】
図７は、電源と電子部品との間の接続を示す回路構成図である。図７に示されるように、第１電極３６ａ（ＶＤＤ）に連結している電源ラインＰ１は、電源ＰＳの出力部＋ＶＤＤに接続されている。第１電極３６ａ（ＧＮＤ：グランド）に連結している接地ラインＰ３は、電源ＰＳの接地部Ｇに接続されている。電源ＰＳを立ち上げると第１電極３６ａ（ＶＤＤ）と第１電極３６ａ（ＧＮＤ）との間に所定の電圧が印加され、電子会悪露素子２００に電力を供給することが可能となる。
【００２９】
一方、グランド電極膜４３とＶＤＤ電極膜４４との間に高誘電体のセラミックが挟まれた構造となるため（図２（ａ）を参照）、第１電極３６ａ（ＶＤＤ）と第１電極３６ａ（ＧＮＤ）との間にキャパシタＣ１を形成することができる。キャパシタラインＰ２を接地部Ｇに接続することによって、電源ラインＰ１と接地ラインＰ３との間にキャパシタＣ１が形成される。よって、電源ラインＰ１に混入したノイズの除去又はノイズを軽減することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
＜第２水晶発振器２００の全体構成＞
第２水晶発振器２００の全体構成について、図８〜図１０を参照しながら説明する。
第２実施形態として、２つのキャビティにそれぞれ水晶振動片１０と電子回路素子２０とが載置され、電子回路素子２０が載置されるキャビティが密封されていない第２水晶発振器２００について説明する。以下の説明において、第１水晶発振器１００とその構成が同じ部分は第１水晶発振器１００と同じ番号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図８（ａ）は、第２水晶発振器２００のＢ−Ｂ’断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のパッケージ２３０の第１層枠部２３０ａの平面図である。図９（ａ）は、電子回路素子２０との接続関係を示したパッケージ２３０の第２層ベース部２３０ｂの平面図であり、（ｂ）は、パッケージベース部２３０ｂの第２層２３２の平面図である。図１０（ａ）は、パッケージベース部２３０ｂの第３層２３３の平面図であり、（ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。また、図８（ａ）は後述する図９及び図１０のＢ−Ｂ’断面における断面図である。第２水晶発振器２００は主に、水晶振動片１０と、電子回路素子２０と、パッケージ２３０と、リッド５とにより構成されている。図９（ａ）では、図８（ａ）のＢ−Ｂ’断面上に形成されていない電子回路素子２０の一部が点線で示されている。なお、電子回路素子２０との接続関係をわかりやすくするため、グランド電極膜４３及びＶＤＤ電極膜４４を透過させて示している。
【００３２】
パッケージ２３０は、第１層枠部２３０ａと、第１層枠部２３０ａの＋Ｙ’軸側に配置される第２層ベース部２３０ｂと、第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側に配置される第３層枠部２３０ｃとにより形成されている。第１層枠部２３０ａはパッケージ２３０の底面を形成しており、第１層枠部２３０ａの−Ｙ’軸側の面には外部電極２５１，２５２が形成されている。また、第１層枠部２３０ａと第２層ベース部２３０ｂとで、第２キャビティＣＴ２が形成されている。第２キャビティＣＴ２には電子回路素子２０が載置されており、また第２キャビティＣＴ２は不図示の樹脂により電子回路素子２０が密封される。
【００３３】
第２層ベース部２３０ｂは３層から成り、第２層は電極付セラミック層２３２である。電極付セラミック層２３２には、グランド電極４３が形成される。第２層ベース部２３０ｂの第３層は電極付底部セラミック層２３３である。電極付底部セラミック層２３３にはプラス電源電極（ＶＤＤ電極）４４が形成される（図９（ｂ）及び図１０（ａ）を参照）。
【００３４】
第２層ベース部２３０ｂには、−Ｙ’軸側の面に第１電極２３６ａ及び第２電極２３６ｂの一部と第３電極２３６ｃとが形成されている。第１電極２３６ａは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極及び第１層枠部２３０ａを貫通する貫通部２３７ａに形成された電極により形成されている。第１電極２３６ａは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部２３３ａを有しており、電子回路素子載置部２３３ａは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の回路端子２２と電気的に接続されている。第２電極２３６ｂは、第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極と、第２層ベース部２３０ｂを貫通する貫通部２３７ｂに形成された電極と、第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成された電極とにより構成されている。
【００３５】
第２電極２３６ｂの第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成された電極は、電子回路素子２０が載置される電子回路素子載置部２３３ｂを有しており、電子回路素子載置部２３３ｂは金属バンプ５３を介して電子回路素子２０の水晶端子２１と電気的に接続されている。また、第２電極２３６ｂの第２層ベース部２３０ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成された電極は、水晶振動片１０が載置される水晶振動片載置部２３５を有しており、水晶振動片１０の電極パッド１３，１４（図６（ａ）参照）は導電性接着剤６０を介して水晶振動片載置部２３５と電気的に接続されている。第２層ベース部２３０ｂは、第３層枠部２３０ｃ及びリッド５と第１キャビティＣＴ１を形成している。第１キャビティＣＴ１には水晶振動片１０が載置され、また第１キャビティＣＴ１は密封されている。
【００３６】
図８（ｂ）は、パッケージ２３０の第１層枠部２３０ａの平面図である。第１層枠部２３０ａは、中央に第１層枠部２３０ａを貫通する空間部２３８ａが形成されており、空間部２３８ａは第２キャビティＣＴ２を形成している。第１層枠部２３０ａの−Ｙ’軸側の面には４つの外部電極５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが形成されている。外部電極５１，５２は第１電極２３６ａの一部である貫通部２３７ａを通して第１層枠部２３０ａの＋Ｙ’軸側の面で第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成される第１電極２３６ａに電気的に接続されている。
【００３７】
図９（ａ）は、第２水晶発振器２００の第２層ベース部２３０ｂの平面図である。一点鎖線で空間部２３８ａ及び電子回路素子２０が載置される位置が示されている。第３電極２３６ｃは、その一部が空間部２３８ａの内側に形成され、また、電子回路素子２０の外側に形成されている。第２層ベース部２３０ｂの−Ｙ’軸側の面には、第１電極２３６ａ及び第２電極２３６ｂの一部と第３電極２３６ｃとが形成されている。図９（ａ）ではこれらの電極が点線で示されている。第１電極２３６ａは、第１層枠部２３０ａを貫通する貫通部２３７ａを通して外部電極２５１，２５２と接続されている。第２電極２３６ｂは、第２層ベース部２３０ｂを貫通する貫通部２３７ｂを通して第２層２３６ｂの＋Ｙ’軸側の面に形成されている水晶振動片載置部２３５に電気的に接続されている。
【００３８】
図１０（ｂ）は、パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃの平面図である。パッケージ２３０の第３層枠部２３０ｃは、中央に第３層枠部２３０ｃを貫通する空間部２３８ｂが形成されており、空間部２３８ｂは第１キャビティＣＴ１を構成している。
【００３９】
（第３実施形態）
＜第３水晶発振器３００の構成＞
第３実施形態として、リッド及びパッケージとが水晶ウエハ上に複数形成され、水晶ウエハを接合した後に水晶ウエハを切断して形成される第３水晶発振器３００について図１１〜図１３を参照しながら説明する。図１２（ａ）は、第３水晶発振器３００のＣ−Ｃ’断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のパッケージ３３０の第１層３３１の平面図である。図１３（ａ）は、パッケージ３３０の第２層３３２の平面図であり、（ｂ）は、水晶パッケージ３３０の第３層３３３の平面図である。以下の説明において、第１水晶発振器１００とその構成が同じ部分は第１水晶発振器１００と同じ番号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図１１は、第３水晶発振器３００の分解斜視図である。第３水晶発振器３００は主に、水晶振動片２１０と、電子回路素子２２０と、パッケージ３３０（図１２（ａ）を参照）と、リッド２０５とにより構成されている。水晶振動片２１０は、＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に励振電極２１５ａ，２１５ｂが形成されている。また、水晶振動片２１０の−Ｙ’軸側の＋Ｘ軸側に電極パッド２１３が形成され、−Ｘ軸側には電極パッド２１４が形成されており、＋Ｙ’軸側の面に形成された励振電極２２５ａは、−Ｘ軸側の電極パッド２１４に電気的に接続され、−Ｙ’軸側の面に形成された励振電極２２５ｂは、＋Ｘ軸側の電極パッド２１３に電気的に接続されている。電子回路素子２２０は、２つの水晶端子２１がＺ’軸方向に並んで形成され、各水晶端子２１のＸ軸方向の隣には回路端子２２が形成されている。リッド２０５は、例えば水晶により形成されており、−Ｙ’軸側の面には第３水晶発振器３００のキャビティの一部を形成する凹部２１７が形成されている。
【００４１】
図１２（ａ）に示されるように、水晶パッケージ３３０の＋Ｙ’軸側の面には第３水晶発振器３００のキャビティＣＴの一部を形成する凹部３４９が形成されており凹部３４９内には電子回路素子２２０が載置される。また、パッケージ３３０の−Ｙ’軸側の実装面Ｍ１には４つの外部電極３５１ａ，３５１ｂ，３５２ａ，３５２ｂが形成されている。
【００４２】
水晶パッケージ３３０は、ベース水晶第１層３３１とベース水晶第２層３３２とベース水晶第３層３３３との３層から成る。水晶パッケージ３３０のベース水晶第１層３３１には第１電極３３６ａ、第２電極３３６ｂ及び第３電極３３６ｃが形成されている。ベース水晶第１層３３１の凹部３４９内には第１電極３３６ａの電子回路素子載置部３３３ａ及び第２電極３３６ｂの電子回路素子載置部３３３ｂが形成されており、その上には金属バンプ５３を介して電子回路素子３２０の回路端子２２及び水晶端子２１が接続される。第１電極３３６ａは凹部３４９内の電子回路素子載置部３３３ａから貫通電極（不図示）を通して外部電極３５１と電気的に接続される。
【００４３】
図１２（ｂ）に示されるように、第２電極３３６ｂは電子回路素子載置部３３３ｂから水晶パッケージ３３０の＋Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側に形成される水晶振動片載置部３３５まで形成されている。水晶振動片載置部３３５には水晶振動片２１０が載置され、水晶振動片載置部３３５と電極パッド２１３，２１４とが電気的に接続される。第３電極３３６ｃは、第１電極３３６ａと第２電極３３６ｂとを電気的に接続している。第１電極２３６ａは、パッケージ３３０を貫通する貫通部３３７ａに形成された第１電極３３６ａにより形成されている。第２電極２３６ｂは、水晶パッケージ３３０を貫通する貫通部２３７ｂに形成された第２電極３３６ｂにより形成されている。
【００４４】
図１３（ａ）は、パッケージ３３０のベース水晶第２層３３２の平面図であり、（ｂ）は、パッケージ３３０のベース水晶第３層３３３の平面図である。パッケージ３３０のベース水晶第２層３３２には、グランド電極３４３が形成される。ベース水晶第３層３３３には、プラス電源電極（ＶＤＤ電極）４４が形成される。
【００４５】
第３水晶発振器３００は、パッケージ３３０のベース部３層が水晶ウエハ上に複数形成され、３層の水晶ウエハをシロキサン接合した後、電子回路素子２２０をパッケージ３３０の凹部３４９に載置接合する。パッケージ３３０に水晶振動片２１０とリッド水晶ウエハとが真空中でシロキサン接合される。接合後水晶ウエハが切断され、第３水晶発振器３００が形成される。生成されるコンデンサ容量Ｃ（静電容量ｐＦ）は水晶の誘電率を「４．６×１０−１２」として数式１で計算すればよい。
【００４６】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００４７】
例えば、水晶振動片はＡＴカットの水晶振動片である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するＢＴカットなどであっても同様に適用できる。また、音叉型水晶振動片についても適用できる。さらに水晶振動片は水晶材料のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは水晶セラミックを含む水晶材料に基本的に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
５，２０５ … リッド
１０、２１０ … 水晶振動片
１０ａ … 電子部品
１１、１２ … 引出電極
１３，１４，２１３，２１４ … 電極パッド
１５ａ、１５ｂ，２２５ａ，２２５ｂ … 励振電極
２０、２２０ … 電子回路素子
２１ … 水晶端子
２２ … 回路端子
３０、２３０、３３０、 … パッケージ
３０ａ … ベースセラミック層、３０ｂ … 台座セラミック層
３０ｃ … 枠部セラミック層
３３ａ、３３ｂ、２３３ａ、２３３ｂ … 電子回路素子載置部
３３３ａ，３３３ｂ … 電子回路素子載置部
３５、３３５ … 水晶振動片載置部
３６ａ、２３６ａ、３３６ａ … 第１電極
３６ｂ、２３６ｂ、３３６ｂ … 第２電極
３６ｃ、２３６ｃ、３３６ｃ … 第３電極
３７ａ、３７ｂ、２３７ａ、２３７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ … 貫通部
３８ａ、３８ｂ、２３８ａ、２３８ｂ … 空間部
４１ … 封止材
４３ … グランド電極膜、４４ … ＶＤＤ電極膜
５１ａ … 外部電極（ＶＤＤ端子）、 ５１ｂ外部電極（周波数取出し端子）
５２ａ … 外部電極（スタンバイ端子）、 ５２ｂ … 外部電極（グランド端子）
５３ … 金属バンプ
６０ … 導電性接着剤
１００、２００、３００ … 水晶発振器
１０１，２１１ … ＡＴカット水晶板
２１７，３４９ … 凹部
２３０ａ … パッケージ２３０の第１層枠部
２３０ｂ … パッケージ２３０の第２層ベース部
２３０ｃ … パッケージ２３０の第３層枠部
２３１ … パッケージベース部２３０ｂの第１層
２３２ … パッケージベース部２３０ｂの第２層
２３３ … パッケージベース部２３０ｂの第３層
３０１ … ベースセラミック第１層
３０２ … ベースセラミック第２層
３０３ … ベースセラミック第３層
３３０ … 水晶パッケージ３３０
３３１ … ベース水晶第１層
３３２ … ベース水晶第２層
３３３ … ベース水晶第３層
Ｃ１ … キャパシタ
ＣＴ、ＣＴ１，ＣＴ２ … キャビティ
Ｍ１ … 実装面
Ｐ１ … 電源ライン、 Ｐ２ … キャパシタライン
Ｐ３ … 接地ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の励振電極を有する水晶振動片と、
前記水晶振動片を発振させる一対の水晶端子と、電源が供給される電源端子と、アースされたグランド端子と、発振周波数を出力する出力端子とを有する発振回路と、
実装面に少なくとも前記電源端子、前記グランド端子及び前記出力端子に電気的につながる３つの実装端子を有し、前記水晶振動片及び前記発振回路が装着されるベース板と、を備え、
前記ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、
前記ベース板は、前記電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜と、前記誘電体層を挟んで前記第１金属膜と対向して前記グランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜とを有する水晶発振器。
【請求項２】
前記第１金属膜及び前記第２金属膜の所定面積と前記誘電体層の厚さとを調整することで、前記誘電体層に生成される静電容量を調整する請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
前記誘電体層はアルミナセラミック又は水晶である請求項１又は請求項２に記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記発振回路は、さらに前記出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は前記周波数を制御する周波数制御電圧端子を含み、
前記ベース板は、さらに前記スタンバイ端子又は前記周波数制御電圧端子に電気的につながる実装端子を有する水晶発振器。
【請求項１】
一対の励振電極を有する水晶振動片と、
前記水晶振動片を発振させる一対の水晶端子と、電源が供給される電源端子と、アースされたグランド端子と、発振周波数を出力する出力端子とを有する発振回路と、
実装面に少なくとも前記電源端子、前記グランド端子及び前記出力端子に電気的につながる３つの実装端子を有し、前記水晶振動片及び前記発振回路が装着されるベース板と、を備え、
前記ベース板は所定の誘電率を有する誘電体層を有しており、
前記ベース板は、前記電源端子に接続され所定面積を有する第１金属膜と、前記誘電体層を挟んで前記第１金属膜と対向して前記グランド端子に接続され所定面積を有する第２金属膜とを有する水晶発振器。
【請求項２】
前記第１金属膜及び前記第２金属膜の所定面積と前記誘電体層の厚さとを調整することで、前記誘電体層に生成される静電容量を調整する請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
前記誘電体層はアルミナセラミック又は水晶である請求項１又は請求項２に記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記発振回路は、さらに前記出力端子からの出力をオンオフするスタンバイ端子又は前記周波数を制御する周波数制御電圧端子を含み、
前記ベース板は、さらに前記スタンバイ端子又は前記周波数制御電圧端子に電気的につながる実装端子を有する水晶発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−２６７６１（Ｐ２０１３−２６７６１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８６３０（Ｐ２０１１−１５８６３０）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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