JP5995388B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電発振器用基板およびこれを用いた圧電発振器に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator substrate and a piezoelectric oscillator using the same.
圧電発振器は、例えば携帯通信機器における基準周波数発生源等として使用されている。圧電発振器は、基板部の第1の主面に搭載された圧電振動素子と、基板部の第2の主面に搭載されたIC素子とを有している。IC素子は、基板部の第2の主面に設けられた複数のIC素子接続パッドに電気的に接続されている。なお、圧電発振器の一例として、基板部内に設けられており圧電振動素子と複数のIC素子接続パッドとの間に配置されたシールド層を有しているものがある。 Piezoelectric oscillators are used, for example, as a reference frequency generation source in portable communication devices. The piezoelectric oscillator has a piezoelectric vibration element mounted on the first main surface of the substrate portion and an IC element mounted on the second main surface of the substrate portion. The IC element is electrically connected to a plurality of IC element connection pads provided on the second main surface of the substrate portion. As an example of the piezoelectric oscillator, there is one having a shield layer provided in a substrate portion and disposed between a piezoelectric vibration element and a plurality of IC element connection pads.
しかしながら、上述の従来の圧電発振器において、圧電振動素子から出力パッドにのるノイズ量を低減させるために複数のIC素子接続パッドのうちIC素子の出力端子に電気的に接続された出力パッドはシールド層によって覆っておく必要があるが、このようにシールド層を有する構造においては、シールド層の影響によって、圧電振動素子の周波数が変動してしまう可能性があった。 However, in the above-described conventional piezoelectric oscillator, the output pad electrically connected to the output terminal of the IC element among the plurality of IC element connection pads is shielded in order to reduce the amount of noise from the piezoelectric vibration element to the output pad. Although it is necessary to cover with a layer, in such a structure having a shield layer, the frequency of the piezoelectric vibration element may fluctuate due to the influence of the shield layer.
本発明の一つの態様の圧電発振器によれば、基板部と、基板部の第1の主面に設けられた圧電振動素子搭載パッドと、基板部の第2の主面に設けられた複数のIC素子接続パッドと、基板部内に設けられたシールド層とを備えた圧電発振器用基板と、圧電発振器用基板の圧電振動素子搭載パッドに搭載された圧電振動素子と、圧電発振器用基板に搭載されており、複数のIC素子接続パッドに電気的に接続されたIC素子と、を備え、シールド層が、複数のIC素子接続パッドのうちIC素子の出力端子に電気的に接続される出力パッドを覆っており、かつ複数のIC素子接続パッドのうち圧電振動素子搭載パッドに電気的に接続された入力パッドを覆っておらず、圧電振動素子からIC素子に入力される信号、または、IC素子から出力される信号が伝送されている内部配線を覆っていないことを特徴とする。 According to the piezoelectric oscillator of one aspect of the present invention, a substrate portion, a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the first main surface of the substrate portion, and a plurality of pads provided on the second main surface of the substrate portion. A piezoelectric oscillator substrate having an IC element connection pad and a shield layer provided in the substrate portion, a piezoelectric vibration element mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad of the piezoelectric oscillator substrate, and a piezoelectric oscillator substrate And an IC element electrically connected to the plurality of IC element connection pads, and the shield layer includes an output pad electrically connected to the output terminal of the IC element among the plurality of IC element connection pads. A signal input to the IC element from the piezoelectric vibration element or from the IC element does not cover the input pad electrically connected to the piezoelectric vibration element mounting pad among the plurality of IC element connection pads. Output Characterized in that that signal does not cover the internal wiring being transmitted.
本発明の一つの態様による圧電発振器は、上記構成の圧電発振器用基板を含んでいることによって、IC素子からの出力信号の変動を低減させつつ圧電振動素子の出力周波数の変動を低減させることによって、出力信号の特性を向上させることができる。 The piezoelectric oscillator according to one aspect of the present invention includes the piezoelectric oscillator substrate having the above-described configuration, thereby reducing fluctuations in the output frequency of the piezoelectric vibration element while reducing fluctuations in the output signal from the IC element. The characteristics of the output signal can be improved.
本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。 Several exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1および図2(a)〜(c)に示されているように、本発明の第1の実施形態における圧電発振器100は、圧電発振器用基板10と、圧電発振器用基板10の第1の主面の凹部内側に設けられており導電性接着剤40によって圧電発振器用基板10に搭載された圧電振動素子22と、圧電発振器用基板10の第2の主面の凹部内側に設けられており固定部材50によって圧電発振器用基板10に搭載されたIC素子30とを含んでいる。また、圧電発振器用基板10の第1の主面の凹部は、蓋部材24によって塞がれており、圧電発振器用基板10の第2の主面の凹部は、樹脂材60によって満たされている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, the
圧電発振器用基板10は、基板部11と、基板部11の第1の主面に設けられた第1枠部12aと、基板部11の第2の主面に設けられた第2枠部12bと、基板部11の第1の主面において第1枠部12aの内側の領域に設けられた複数の圧電振動素子搭載パッド13とを含んでいる。
The
基板部11は、例えばアルミナ等のセラミック材料を複数枚重ねて形成されており、基板部11内にシールド層15と内部配線18が設けられている。
The
第1枠部12aは、基板部11と同様にアルミナ等のセラミック材料からなり、基板部11の第1の主面に設けられており、基板部11とともに凹部を形成している。
The first frame portion 12 a is made of a ceramic material such as alumina similarly to the
第2枠部12bは、基板部11と同様にアルミナ等のセラミック材料からなり、基板部11の第2の主面に設けられており、基板部11とともに凹部を形成している。
The second frame portion 12 b is made of a ceramic material such as alumina similarly to the
圧電振動素子搭載パッド13は、例えば導電効率の良い導電用材料よりなり、基板部11の内部配線18と電気的に接続されている。また、圧電振動素子搭載パッド13は、表面上に金めっきされている。
The piezoelectric vibration
シールド層15は、基板部11の内部配線18と同様の材料よりなり、例えば基板部11はGND端子17と電気的に接続されている。また、シールド層15は、複数のIC素子接続パッド16のうちIC素子の出力端子に電気的に接続される出力パッド16aを覆っており、かつ複数のIC素子接続パッド16のうち圧電振動素子搭載パッド13に電気的に接続された入力パッド16cを覆っていない。図1および図2に示された例において、シールド層15は、複数のIC素子接続パッド16のうち出力パッド16aだけを覆っているように配置されている。なお、複数のIC素子接続パッド16のうちいくつかのパッドに関しては、16aおよび16c等のように符号16の後にアルファベットを付して示している。
The
IC素子接続パッド16は、例えば導電効率の良い導電用材料よりなり、金属系の導電性接合剤を介してIC素子30に電気的に接続されている。
The IC
圧電振動素子22は、例えば平板状の圧電基板21と、圧電基板21の上面および下面に設けられた励振電極23aおよび23bとを備えている。
The
蓋部材24は、例えば金属材料よりなり、四角形の板形状を有している。
The
IC素子30は、圧電振動素子22より得られる周波数を制御することにより安定した周波数を出力する発信回路を形成している1チップ型ICである。また、IC素子30は、アレイ状に並んだバンプ16bが形成されており、例えば金バンプの場合は、導電性接着剤40を介してIC素子接続パッド16に電気的に接続される。また、例えば半田バンプの場合は、半田を介してIC素子接続パッド16に電気的に接続される。
The
本実施形態における圧電発振器用基板10は、基板部11に設けられたシールド層15を備えており、シールド層15によって複数のIC素子接続パッド16のうち出力パッド16aを覆っており、かつ入力パッド16cを覆っていないことによって、圧電振動素子22から出力パッド16aにノイズが入り込むことが低減されており、シールド層15と入力パッド16cの間に付加される容量が低減されている。したがって、本実施形態における圧電発振器用基板10は、出力パッド16aにノイズが入り込むことが低減されており、かつ圧電振動素子22の振動特性に関しても向上されている。
The
本実施形態における圧電発振器100は、上述の圧電発振器用基板10と、圧電発振器用基板10の圧電振動素子搭載パッド13に搭載された圧電振動素子22と、圧電発振器用基板10に搭載されておりIC素子接続パッド16に電気的に接続されたIC素子30とを含んでいることによって、IC素子30からの出力信号の変動を低減させつつ圧電振動素子22の出力周波数の変動を低減させることによって、圧電発振器100の出力信号の特性を向上させることができる。
The
また、本実施形態における基板部11のシールド層15の構造であれば、図3に示されているように、基板部11に圧電振動子20が接合されている構造であってもよい。このような構造であっても、シールド層15と入力パッド16cの間に付加される容量が低減されているとともに、圧電振動素子22から出力パッド16aにのるノイズ量を低減させることができる。
Further, if the structure of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における圧電発振器200について図4(a)〜(c)を参照して説明する。本実施形態における圧電発振器200において、第1の実施形態における圧電発振器100と異なる構成は、シールド層215が圧電発振器用基板210の内部配線18を覆っていない構成とIC素子搭載パッド16とIC素子30との接続方法である。その他の構成については、第1の実施形態における圧電発振器100と同様である。
(Second Embodiment)
A
本実施形態におけるIC素子接続パッド16は、例えば導電効率の良い導電用材料よりなり、ワイヤを介してIC素子30に電気的に接続されている。
The IC
本実施形態における圧電発振器用基板210は、基板部11に設けられたシールド層215を備えており、シールド層215が圧電発振器用基板210の内部配線18を覆っていないことによって、シールド層215と内部配線18との間に付加される容量が低減されることとなる。したがって、また、シールド層215と内部配線18との間の容量が低減されることにより、圧電発振器用基板210が持っている浮遊容量が減少するため圧電振動素子22の振動特性に関して向上されている。なお、内部配線18は、例えば、圧電振動素子22からIC素子30に入力される信号、または、IC素子30から出力される信号が伝送されるものである。
The
なお、本実施形態の圧電発振器用基板210においては、シールド層215が、複数のIC素子接続用パッド16のうち入力パッド16c以外の全てを覆っていることによって、出力パッド16aにノイズが入り込むことが低減されている。したがって、本実施形態の圧電発振器用基板210においては、複数のIC素子接続用パッド16に対するノイズが低減されている。
In the
また、図4(a)〜(c)に示された例では、シールド層215によって複数のIC素子接続パッド16のうち出力パッド16aのみならず出力ワイヤ16bも覆っている。このような場合、シールド層215は、外部から影響を比較的受けやすい出力ワイヤ16bを覆っているので、さらに圧電振動素子22から出力パッド16aにノイズが入り込むことが低減されている。
In the example shown in FIGS. 4A to 4C, the
本実施形態における圧電発振器200は、上述の圧電発振器用基板210と、圧電発振器用基板210の圧電振動素子搭載パッド13に搭載された圧電振動素子22と、圧電発振器用基板210に搭載されており複数のIC素子接続パッド16に電気的に接続されたIC素子30とを含んでいることによって、IC素子30からの出力信号の変動を低減させつつ圧電振動素子22の出力周波数の変動を低減させることができる。よって、圧電発振器200の出力信号の特性を向上させることができる。
The
また、本実施形態における基板部11のシールド層215の構造であれば、図5に示されているように、基板部11に圧電振動子20が接合されている構造であってもよい。このような構造であっても、IC素子30からの出力信号の変動を低減させつつ圧電振動素子22の出力周波数の変動を低減させることができる。よって、圧電発振器200の出力信号の特性を向上させることができる。
In addition, as long as the
(変形例)
以下、本発明の第1の実施形態および本発明の第2の実施形態におけるシールド層15およびシールド層215の変形例として説明する。
(Modification)
Hereinafter, a description will be given of modifications of the
本発明の第1の実施形態および本発明の第2の実施形態におけるシールド層15およびシールド層215は、それぞれ基板部11の内部配線18を介してGND端子17と電気的に接続されているが、GND端子17に接続されているのではなくプルダウン抵抗処理されたIC素子30のインターフェース端子に接続されていてもよい。プルダウン抵抗処理されたIC素子30のインターフェース端子は、信号の入出力がない場合にローレベルの電圧になるためGND端子17と電気的に接続された状態と同等となる。つまり、IC素子30のインターフェース端子は、圧電発振器100および圧電発振器200を製造する時にIC素子30にデータを書き込むために使われるものであり、圧電発振器100および圧電発振器200の製造後は、IC素子30にデータを書き込むことがないため通常プルダウン抵抗処理されている。したがって、本発明の第1の実施形態および本発明の第2の実施形態における変形例のシールド層15およびシールド層215は、シールド層15およびシールド層215からGND端子17までの内部配線が必要でなくなるとともに、圧電発振器用基板10および圧電発振器用基板210の積層数を減らすことができる。そのため、本発明の第1の実施形態および本発明の第2の実施形態における圧電発振器100および圧電発振器200は、発振感度を低減させることなく周波数特性に関して向上されているとともに圧電発振器100および圧電発振器200の低背化が実現できる。
Although the
100,200 圧電発振器
10,210 圧電発振器用基板
11 基板部
12a 第1枠部
12b 第2枠部
13 圧電振動素子搭載パッド
14 固定ランド
15,215 シールド層
16 IC素子接続パッド
16a 出力パッド
16b 出力ワイヤまたは出力バンプ
16c 入力パッド
17 GND端子
18 内部配線
20 圧電振動子
21 圧電基板
22 圧電振動素子
23a,23b 励振電極
24 蓋部材
30 IC素子
40 導電性接着剤
50 固定部材
60 樹脂材
100,200 Piezoelectric oscillator
10,210 Piezoelectric oscillator substrate
11 Board part
12a First frame
12b Second frame
13 Piezoelectric vibration element mounting pad
14 fixed land
15,215 Shield layer
16 IC element connection pad
16a output pad
16b Output wire or output bump
16c input pad
17 GND terminal
18 Internal wiring
20 Piezoelectric vibrator
21 Piezoelectric substrate
22 Piezoelectric vibration element
23a, 23b Excitation electrode
24 Lid member
30 IC elements
40 conductive adhesive
50 Fixing member
60 resin material
Claims (3)
前記圧電発振器用基板の前記圧電振動素子搭載パッドに搭載された圧電振動素子と、
前記圧電発振器用基板に搭載されており、前記複数のIC素子接続パッドに電気的に接続されたIC素子と、を備え、
前記シールド層が、前記複数のIC素子接続パッドのうちIC素子の出力端子に電気的に接続される出力パッドを覆っており、かつ前記複数のIC素子接続パッドのうち前記圧電振動素子搭載パッドに電気的に接続された入力パッドを覆っておらず、
前記圧電振動素子から前記IC素子に入力される信号、または、前記IC素子から出力される信号が伝送されている内部配線を覆っていないことを特徴とする圧電発振器。 A substrate portion, a piezoelectric vibration element mounting pad provided on the first main surface of the substrate portion, a plurality of IC element connection pads provided on the second main surface of the substrate portion, and provided in the substrate portion A piezoelectric oscillator substrate having a shield layer formed thereon;
A piezoelectric vibration element mounted on the piezoelectric vibration element mounting pad of the piezoelectric oscillator substrate;
An IC element mounted on the piezoelectric oscillator substrate and electrically connected to the plurality of IC element connection pads;
The shield layer covers an output pad electrically connected to an output terminal of the IC element among the plurality of IC element connection pads, and the piezoelectric vibration element mounting pad among the plurality of IC element connection pads. Does not cover the electrically connected input pads,
A piezoelectric oscillator characterized by not covering an internal wiring through which a signal input from the piezoelectric vibration element to the IC element or a signal output from the IC element is transmitted.
前記シールド層が、前記複数のボンディングワイヤのうち前記出力パッドに接続された出力ワイヤを覆っていることを特徴とする請求項1に記載の圧電発振器。 The IC element is electrically connected to the plurality of IC element connection pads by a plurality of bonding wires;
2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the shield layer covers an output wire connected to the output pad among the plurality of bonding wires.
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