特許 6367674 発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367674

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20180723BHJP

   H03L 7/16 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   H03B5/32 H

   H03L7/16

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-202992(P2014-202992)

(22)【出願日】2014年10月1日

(65)【公開番号】特開2015-213290(P2015-213290A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2017年7月7日

(31)【優先権主張番号】特願2014-83911(P2014-83911)

(32)【優先日】2014年4月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(72)【発明者】

【氏名】陳 ▲ぶん▼任

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 重善

【審査官】 竹内 亨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１５５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１７１９５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３３３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７６３１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｂ ５／００−５／４２

Ｈ０３Ｌ ７／００−７／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電振動素子と、
前記圧電振動素子の共振周波数である第１周波数の第１発振信号を出力するとともに、前記第１周波数と異なる第２周波数の第２発振信号を出力する回路素子と、
前記圧電振動素子及び前記回路素子を収容する収容部と、
を備え、
前記回路素子は、
前記圧電振動素子からの信号の入力を受ける振動素子入力端子と、
前記圧電振動素子へと信号を出力させる振動素子出力端子と、
前記第１周波数の信号を出力する第１信号出力端子と、
前記第２周波数の信号を出力する第２信号出力端子と、
を有し、
前記収容部は、
前記振動素子出力端子に接続された第１配線を有する第１配線層と、
前記第１信号出力端子に接続された第２配線、及び前記第２信号出力端子に接続された第３配線を有する第２配線層と、
を有し、
前記第１配線は、前記第２配線層に投影されると前記第２配線の少なくとも一部と重なり、かつ前記第３配線と重ならない位置に形成されている、
発振器。

【請求項2】

前記第１配線は、前記圧電振動素子が有する複数の電極のうちの１つと前記振動素子出力端子とを接続し、前記第２配線は、前記第１信号出力端子と前記発振器の外部端子とを接続する、
請求項１に記載の発振器。

【請求項3】

前記第１配線は、一端が前記圧電振動素子に接続されており、かつ、他端が前記振動素子出力端子に接続されていない配線をさらに含む、
請求項１又は２に記載の発振器。

【請求項4】

前記収容部は、前記第１配線層が形成された第１基板と、前記第２配線層が形成された第２基板とを有し、前記第１配線層と前記第２配線層とがビアホールにより接続されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の発振器。

【請求項5】

前記第１配線層と前記第２配線層との距離は、前記回路素子の高さよりも大きい、
請求項４に記載の発振器。

【請求項6】

前記第１配線層と前記第２配線層との間に、前記第２配線層に投影されると前記第２配線の少なくとも一部と重なる領域を含む領域に形成されたグランドパターンをさらに有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の発振信号を出力可能な発振器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の発振信号を出力することができる発振器が知られている。例えば、特許文献１においては、１つの圧電振動素子を用いて２つの発振信号を発生する発振回路を備える発振器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１１５５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の発振器においては、出力される発振信号の電気的特性の劣化を防ぐために、圧電振動素子と発振回路とを接続する配線と、発振回路から出力される発振信号を外部に出力するための配線とが交差しないように構成されている。しかしながら、発振回路を集積回路により構成する発振器においては、集積回路のピン配置によっては、複数の配線を交差させないようにするために、配線の引き回しが複雑になる場合がある。配線の引き回しが複雑になると、基板の層数を増やすことによりコストが上がったり、発振器が大きくなったりするという問題が生じる。

【0005】

そこで、本発明は、発振器における配線の引き回しの自由度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の発振器は、圧電振動素子と、前記圧電振動素子の共振周波数である第１周波数の第１発振信号を出力するとともに、前記第１周波数と異なる第２周波数の第２発振信号を出力する回路素子と、前記圧電振動素子及び前記回路素子を収容する収容部と、を備え、前記回路素子は、前記圧電振動素子からの信号の入力を受ける振動素子入力端子と、前記圧電振動素子へと信号を出力させる振動素子出力端子と、前記第１周波数の信号を出力する第１信号出力端子と、前記第２周波数の信号を出力する第２信号出力端子と、を有し、前記収容部は、前記振動素子出力端子に接続された第１配線を有する第１配線層と、前記第１信号出力端子に接続された第２配線、及び前記第２信号出力端子に接続された第３配線を有する第２配線層と、を有し、前記第１配線は、前記第２配線層に投影されると前記第２配線の少なくとも一部と重なり、かつ前記第３配線と重ならない位置に形成されている。

【0007】

前記第１配線は、例えば、前記圧電振動素子が有する複数の電極のうちの１つと前記振動素子出力端子とを接続し、前記第２配線は、前記第１信号出力端子と前記発振器の外部端子とを接続する。また、前記第１配線は、一端が前記圧電振動素子に接続されており、かつ、他端が前記振動素子出力端子に接続されていない配線をさらに含んでもよい。

【0008】

前記収容部は、前記第１配線層が形成された第１基板と、前記第２配線層が形成された第２基板とを有し、前記第１配線層と前記第２配線層とがビアホールにより接続されていてもよい。前記第１配線層と前記第２配線層との距離は、例えば、前記回路素子の高さよりも大きい。

【0009】

また、上記の発振器は、前記第１配線層と前記第２配線層との間に、前記第２配線層に投影されると前記第２配線の少なくとも一部と重なる領域を含む領域に形成されたグランドパターンをさらに有してもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、発振器における配線の引き回しの自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】発振器の概略回路構成を示す図である。

【図2】集積回路のピン配置の一例を示す図である。

【図3】発振器の垂直方向の断面図である。

【図4】発振器の水平方向の断面図である。

【図5】第２の実施形態に係る集積回路のピン配置を示す図である。

【図6】第２の実施形態に係る発振器の水平方向の断面図である。

【図7】ＫＯ端子から出力される信号の波形と、ＭＯ端子から出力される信号の波形とを示す図である。

【図8】ＫＯ端子から出力される信号の波形と、ＭＯ端子から出力される信号の波形とを示す図である。

【図9】ＫＯ端子から出力される信号の波形と、ＭＯ端子から出力される信号の波形とを示す図である。

【図10】第３の実施形態に係る発振器の垂直方向の断面図である。

【図11】第３の実施形態に係る発振器の水平方向の断面図である。

【図12】第３の実施形態に係る発振器の変形例１における水平方向の断面図である。

【図13】第３の実施形態に係る発振器の変形例２における水平方向の断面図である。

【図14】第３の実施形態に係る発振器の変形例３における水平方向の断面図である。

【図15】第４の実施形態に係る発振器の水平方向の断面図である。

【図16】第４の実施形態に係る発振器の変形例における水平方向の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１の実施形態＞
［発振器１の基本構成］
図１は、発振器１の概略回路構成を示す図である。発振器１は、水晶振動子２と、集積回路３とを備える。
発振器１は、ＭＨｚ帯の発振信号を出力するための端子Ｔ１と、ＫＨｚ帯の発振信号を出力するための端子Ｔ２と、電源電圧を入力するための電源端子Ｔ３と、グランドを接続するためのグランド端子Ｔ４と、発振信号を出力するか否かを制御する電圧を入力するための出力制御端子Ｔ５とを有する。

【0013】

水晶振動子２は、第１接続電極２４及び第２接続電極２５を有する圧電振動素子である。
集積回路３は、水晶振動子２を発振させるための回路を含む回路素子である。集積回路３は、例えば、能動素子及び受動素子を組み合わせた回路が形成された半導体のベアチップである。集積回路３は、電源電圧を入力するためのＶＤＤ端子、グランドに接続するためのＧＮＤ端子、発振信号を出力するか否かを制御する電圧を入力するためのＯＥ端子、ＸＩＮ端子、ＸＯＵＴ端子、ＭＯ端子、ＫＯ端子を有する。図２は、集積回路３のピン配置の一例を示す図である。

【0014】

ＸＩＮ端子は、水晶振動子２からの信号の入力を受ける振動素子入力端子であり、ＸＯＵＴ端子は、水晶振動子２へと信号を出力する振動素子出力端子である。水晶振動子２の第１接続電極２４は、配線４を介してＸＩＮ端子に接続されており、水晶振動子２の第２接続電極２５は、配線５を介してＸＯＵＴ端子に接続されている。

【0015】

集積回路３は、水晶振動子２の共振周波数に等しいＭＨｚ帯の第１周波数の第１発振信号を、第１信号出力端子としてのＭＯ端子から出力する。また、集積回路３は、第１周波数と異なるＫＨｚ帯の第２周波数の第２発振信号を、第２信号出力端子としてのＫＯ端子から出力する。

【0016】

図１に示すように、集積回路３は、発振回路３１と、分周回路３２と、バッファ３３と、バッファ３４とを有する。発振回路３１は、配線４を介してＸＩＮ端子から入力された発振信号を増幅してＸＯＵＴ端子から出力する増幅回路を有する。ＸＯＵＴ端子から出力された第１発振信号は、配線５を介して水晶振動子２へと入力される。発振回路３１は、増幅回路により増幅して生成された発振信号を分周回路３２及びバッファ３３へと出力する。

【0017】

分周回路３２は、発振回路３１が出力する発振信号を分周して、第１周波数よりも低い第２周波数の第２発振信号を出力する。バッファ３３は、発振回路３１から出力された第１発振信号を増幅し、ＭＯ端子を介して外部に出力する。ＭＯ端子から出力された第１発振信号は、配線６及び端子Ｔ１を介して、発振器１の外部へと出力される。バッファ３４は、分周回路３２から出力された第２発振信号を増幅し、ＫＯ端子を介して外部に出力する。ＫＯ端子から出力された第２発振信号は、配線７及び端子Ｔ２を介して、発振器１の外部へと出力される。なお、発振器１は、分周回路３２の代わりにＰＬＬ回路を用いて第２発振信号を発生させてもよい。

【0018】

［発振器１の構造］
続いて、図３及び図４を参照して、発振器１の構造について説明する。
図３は、発振器１の垂直方向の断面図である。図４は、発振器１の水平方向の断面図である。図４（ａ）は、図３に示すＡ−Ａ線における断面図であり、図４（ｂ）は、図３に示すＢ−Ｂ線における断面図（第１配線層）であり、図４（ｃ）は、図３に示すＣ−Ｃ線における断面図（第２配線層）であり、図４（ｄ）は、図３に示すＤ−Ｄ線における断面図（第３配線層）であり、図４（ｅ）は、図３に示すＥ−Ｅ線における断面図である。また、図３は、図４（ｂ）に示すＸ−Ｘ線における断面図である。なお、図４においては、発振器１が有する全ての配線を示しておらず、集積回路３のＸＩＮ端子、ＸＯＵＴ端子、ＭＯ端子及びＫＯ端子に接続されている配線を示している。

【0019】

発振器１においては、水晶振動子２及び集積回路３が収容部１０に収容されている。収容部１０は、リッド板１１と、基板１２と、基板１３と、基板１４とが層状に積み重ねられて、直方体の形状に構成されている。収容部１０の内部には空洞１５が形成されており、空洞１５の内部に水晶振動子２及び集積回路３が実装されている。

【0020】

リッド板１１は、平板状の金属部材により形成されている。リッド板１１が封止材１６を介して基板１２と接合されることにより、空洞１５が密封されている。
基板１２、基板１３及び基板１４は、セラミック部材により形成されている。基板１２は、水晶振動子２の厚みよりも大きな厚みを有しており、かつ、水晶振動子２の面積よりも大きな穴部を有している。

【0021】

基板１３は、集積回路３の厚みよりも大きな厚みを有しており、かつ、集積回路３の面積よりも大きな穴部を有している。基板１３が有する穴部は、基板１２が有する穴部よりも小さい。基板１３には、水晶振動子２の第１接続電極２４が固定されるパッド４ａ、水晶振動子２の第２接続電極２５が固定されるパッド５ａ、及び第２接続電極２５とＸＯＵＴ端子とを接続するための配線５ｂを含む第１配線層が形成されている。図４（ｂ）に示すように、パッド４ａ、及びパッド５ａは、第１配線層における基板１２と重ならない領域に形成されている。

【0022】

基板１４は、基板１４１及び基板１４２を含む多層基板である。基板１４は、集積回路３が実装される基板１４１の主面に形成された、図４（ｃ）に示す第２配線層と、基板１４１と基板１４２との間に形成された、図４（ｄ）に示す第３配線層とを有する。第２配線層及び第３配線層には、集積回路３の端子に接続される配線が形成されている。基板１４の裏面には、端子Ｔ１及びＴ２を含む６個の端子が形成されている。

【0023】

水晶振動子２は、平板状の水晶片２１と、励振電極２２と、励振電極２３と、第１接続電極２４と、第２接続電極２５とを有する。第１接続電極２４は、導電性接着剤を介してパッド４ａに固定されている。第２接続電極２５は、導電性接着剤を介してパッド５ａに固定されている。

【0024】

なお、水晶振動子２が固定されるパッド４ａ及びパッド５ａが形成されている第１配線層と、集積回路３が実装される第２配線層との距離は、集積回路３の高さよりも大きいので、水晶振動子２の下に集積回路３を配置することができる。例えば、本実施形態に係る集積回路３は、水晶振動子２の少なくとも一部と重なる位置において、基板１４１の上に形成された第２配線層に、バンプにより固定されている。

【0025】

以下、集積回路３のＸＩＮ端子、ＸＯＵＴ端子、ＭＯ端子及びＫＯ端子に接続されている配線について説明する。
配線４は、水晶振動子２の第１接続電極２４と集積回路３のＸＩＮ端子とを接続する配線である。配線４は、基板１３の第１配線層に形成されたパッド４ａと、基板１３を貫通するビアホール４ｂと、基板１４１上の第２配線層に形成された配線４ｃとを含んで構成される。パッド４ａ及び配線４ｃは、ビアホール４ｂにより接続されている。

【0026】

配線５は、水晶振動子２の第２接続電極２５と集積回路３のＸＯＵＴ端子とを接続する配線である。配線５は、第１配線層に形成されたパッド５ａ及び配線５ｂと、基板１３を貫通するビアホール５ｃと、第２配線層に形成された配線５ｄとを含んで構成される。配線５ｂ及び配線５ｄは、ビアホール５ｃにより接続されている。図４（ｂ）に示すように、配線５ｂは、パッド５ａを起点として、基板１３の穴部を迂回して、集積回路３のＸＯＵＴ端子の位置の付近に形成されたビアホール５ｃまで延伸されている。

【0027】

配線６は、集積回路３のＭＯ端子と端子Ｔ１とを接続する配線である。配線６は、例えば、基板１４１上の第２配線層に形成された配線６ａと、端子Ｔ１の近傍のキャスタレーション（不図示）に形成された金属膜とを含む。第２配線層に形成された配線と端子Ｔ１とは、キャスタレーションに形成された金属膜の代わりに、ビアホールを介して接続されてもよい。

【0028】

配線７は、集積回路３のＫＯ端子と端子Ｔ２とを接続する配線である。配線７は、基板１４１上の第２配線層に形成された配線７ａと、基板１４１を貫通するビアホール７ｂと、基板１４２上の第３配線層に形成された配線７ｃと、基板１４２を貫通するビアホール７ｄとを含んで構成されている。配線７ａ及び配線７ｃは、ビアホール７ｂにより接続されている。配線７ｃ及び端子Ｔ２は、ビアホール７ｄにより接続されている。

【0029】

配線４、配線５、配線６及び配線７のうち、配線５と配線６とは、それぞれ異なる層において互いに交差する位置に形成されている。配線５は、配線７とは交差しておらず、配線４は、配線６及び配線７のいずれの配線とも交差していない。すなわち、配線５は、図４（ｃ）の破線が示すように、第２配線層に投影されると配線６の少なくとも一部と重なり、かつ配線７と重ならない位置に形成されている。

【0030】

配線５と配線６とが交差する場合には、配線５と配線６との間に寄生容量が生じることにより、配線５において伝送される発振信号と配線６において伝送される発振信号とが互いに干渉する。しかし、配線６において伝送される発振信号の周波数は、配線５において伝送される発振信号の周波数である第１周波数と等しい。したがって、配線５において伝送される発振信号と、配線６において伝送される発振信号とが互いに干渉したとしても、寄生容量が、配線６において伝送される発振信号の特性に及ぼす影響は比較的小さい。そして、配線５は、配線５において伝送される発振信号と異なる周波数の発振信号が伝送される配線７とは交差していないので、配線７において伝送される発振信号の特性に影響を与えない。

【0031】

以上のとおり、本実施形態に係る発振器１は、集積回路３のＸＯＵＴ端子に接続された配線５と、集積回路３のＭＯ端子に接続された配線６とが異なる配線層において交差しているので、ＸＯＵＴ端子から出力される発振信号とＭＯ端子から出力される発振信号とが干渉し合うことなく、水晶振動子２と集積回路３とを小さな空間内で接続することができる。このようにすることで、発振器１における配線の引き回しの自由度が向上し、発振器１の小型化を実現するとともに、所望の電気的特性を得ることが可能になる。

【0032】

＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る発振器１に設けられている集積回路３のピン配置を示す図である。第２の実施形態に係る集積回路３は、ＸＯＵＴ端子及びＧＮＤ端子の位置が第１の実施形態と異なり、他の点で同じである。図６は、第２の実施形態に係る発振器１の水平方向の断面図である。図６（ａ）は、第１の実施形態における図４（ｂ）に対応し、図６（ｂ）は、第１の実施形態における図４（ｃ）に対応する。

【0033】

集積回路３が、図５に示すピン配置を有するので、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、水晶振動子２の第２接続電極２５は、パッド５ａ、基板１３に形成されたビアホール５ｅ、及び第２配線層に形成された配線５ｆを介して集積回路３のＸＯＵＴ端子に接続されている。この場合、基板１３上の第１配線層に配線５ｂが形成されていなくても、水晶振動子２の第２接続電極２５を集積回路３のＸＯＵＴ端子に接続することができる。

【0034】

しかし、図６（ａ）に示すように、第１配線層に配線５ｂを形成してもよい。第１実施形態と同様に、配線５ｂと配線６との間に寄生容量が存在したとしても、配線５ｂにおいて伝送される発振信号の周波数と配線６において伝送される発振信号の周波数とが等しいので、寄生容量が、配線６において伝送される発振信号の特性に及ぼす影響は十分に小さい。したがって、例えば、配線５ｂが形成された基板１３を用いることで、図２に示したピン配置の集積回路３、及び図５に示したピン配置の集積回路３のいずれの集積回路３を有する発振器１においても基板１３を使用することができる。その結果、さまざまな種類の発振器１で同一の基板１３を共用できるので、発振器１の生産効率が向上する。

【0035】

＜実験例＞
上記の説明のとおり、配線５と配線６とを交差させたとしても、出力される発振信号に与える影響が十分に小さいことを確認するために、ＸＩＮ端子、ＸＯＵＴ端子、ＫＯ端子及びＭＯ端子から選択された２つの端子間にキャパシタを接続した状態で、ＫＯ端子から出力される３２ＫＨｚの信号（以下、ＫＨｚ帯信号）の波形と、ＭＯ端子から出力されるＭＨｚ帯の信号（以下、ＭＨｚ帯信号）の波形を観測する実験を行った。端子間に、ｃ１（ｐＦ）、ｃ２（ｐＦ）、ｃ３（ｐＦ）、ｃ４（ｐＦ）の容量値を有する４種類のキャパシタを接続し、それぞれのキャパシタを接続した状態における波形を観測した。なお、ｃ１＜ｃ２＜ｃ３＜ｃ４である。

【0036】

図７は、集積回路３のＸＩＮ端子とＫＯ端子との間にキャパシタを接続した場合の、ＫＯ端子から出力されるＫＨｚ帯信号の波形と、ＭＯ端子から出力されるＭＨｚ帯信号の波形とを示す図である。ＸＩＮ端子とＫＯ端子との間にキャパシタを接続した場合は、配線４と配線７とを交差させた場合に対応する。なお、図７に示す波形図は、オシロスコープで実測した波形の傾向を示す図である。

【0037】

図７（ａ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図７（ｂ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図７（ｃ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図７（ｄ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図７（ｅ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図７（ｆ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。なお、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合には、異常発振が発生した。

【0038】

図７（ｃ）及び図７（ｅ）から明らかなように、キャパシタの容量が増加するにつれて、ＫＨｚ帯信号に重畳されるノイズの影響が大きくなっている。このノイズは、ＸＩＮ端子に入力される発振信号が、キャパシタを介してＫＯ信号に重畳されたことに起因すると考えられる。また、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合には、３２ＫＨｚにおけるＸＩＮ端子とＫＯ端子との間のインピーダンスが小さくなり、ＫＯ端子から出力されるＫＨｚ帯信号がキャパシタを介してＸＩＮ端子に入力されたことに起因して、異常発振が発生したと考えられる。

【0039】

図８は、集積回路３のＸＯＵＴ端子とＫＯ端子との間にキャパシタを接続した場合の、ＫＯ端子から出力されるＫＨｚ帯信号の波形と、ＭＯ端子から出力されるＭＨｚ帯信号の波形とを示す図である。ＸＯＵＴ端子とＫＯ端子との間にキャパシタを接続した場合は、配線５と配線７とを交差させた場合に対応する。なお、図８に示す波形図は、オシロスコープで実測した波形の傾向を示す図である。

【0040】

図８（ａ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図８（ｂ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図８（ｃ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図８（ｄ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図８（ｅ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図８（ｆ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図８（ｇ）は、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図８（ｈ）は、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。

【0041】

図８（ｃ）、図８（ｅ）及び図８（ｇ）から明らかなように、キャパシタの容量が増加するにつれて、ＫＨｚ帯信号に重畳されるノイズの影響が大きくなっている。このノイズは、ＸＯＵＴ端子から出力される発振信号が、キャパシタを介してＫＯ信号に重畳されたことに起因すると考えられる。

【0042】

図９は、集積回路３のＸＯＵＴ端子とＭＯ端子との間にキャパシタを接続した場合の、ＫＯ端子から出力されるＫＨｚ帯信号の波形と、ＭＯ端子から出力されるＭＨｚ帯信号の波形とを示す図である。ＸＯＵＴ端子とＭＯ端子との間にキャパシタを接続した場合は、配線５と配線６とを交差させた場合に対応する。なお、図９に示す波形図は、オシロスコープで実測した波形の傾向を示す図である。

【0043】

図９（ａ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図９（ｂ）は、キャパシタの容量がｃ１（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図９（ｃ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図９（ｄ）は、キャパシタの容量がｃ２（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図９（ｅ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図９（ｆ）は、キャパシタの容量がｃ３（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。図９（ｇ）は、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合のＫＨｚ帯信号の波形を示し、図９（ｈ）は、キャパシタの容量がｃ４（ｐＦ）の場合のＭＨｚ帯信号の波形を示している。

【0044】

図９（ｄ）、図９（ｆ）及び図９（ｈ）に示されるように、キャパシタの容量が大きくなるにつれて、ＭＨｚ帯信号に歪が生じるが、ＫＨｚ帯信号及びＭＨｚ帯信号ともに、良好に発振している。

【0045】

なお、集積回路３のＸＩＮ端子とＭＯ端子間にキャパシタを接続した場合は、ＫＨｚ帯信号及びＭＨｚ帯信号の両方に異常発振が発生した。ＸＩＮ端子とＭＯ端子間にキャパシタを接続した場合、水晶振動子２からのＭＨｚ帯信号とＭＯ端子からのＭＨｚ帯信号とがＸＩＮ端子に入力されるので、不安定な動作になると考えられる。

【0046】

以上の実験結果から、集積回路３のＸＯＵＴ端子とＭＯ端子との間にキャパシタを接続した場合には、ＫＯ端子から出力されるＫＨｚ帯信号、及びＭＯ端子から出力されるＭＨｚ帯信号の両方が、良好な波形を維持できることが確認された。その結果、第１の実施形態及び第２の実施形態のように、配線５と配線６とを交差させることで、配線の引き回しの自由度を向上しつつ、発振器１が出力する発振信号の電気的特性を良好に維持できることを確認できた。

【0047】

＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る発振器１の垂直方向の断面図である。図１１は、第３の実施形態に係る発振器１の水平方向の断面図である。第３の実施形態に係る発振器１は、配線５ｂを含む第１配線層と、配線５ｄ及び配線６ａを含む第２配線層との間に、グランドパターン８ａが形成されている点で、第１の実施形態に係る発振器１と異なり、他の点で同じである。

【0048】

図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は、図４（ａ）〜図４（ｅ）と同一である。図１１（ｆ）は、第３の実施形態に係る発振器１が、第１配線層と第２配線層との間に有するグランドパターン８ａを示す図である。

【0049】

グランドパターン８ａは、基板１３における第１配線層と基板１４１との間のいずれかの位置において、第１配線層に形成された配線５ｂと第２配線層に形成された配線６ａとが交差する領域の近傍を含む領域に形成されている。グランドパターン８ａは、グランドパターン８ａが形成されている平面において、ビアホール４ｂ及びビアホール５ｃの近傍、及び基板１３の端部の近傍を除く全領域に形成されている。

【0050】

このように、第３の実施形態に係る発振器１は、配線５ｂが形成された第１配線層と、配線６ａが形成された第２配線層との間において、配線５ｂと配線６ａとが交差する領域を少なくとも含む領域に、グランドパターン８ａを有する。発振器１がこのような構成を有することにより、配線５ｂを伝送されるＸＯＵＴ端子から出力される発振信号と、配線６ａを伝送されるＭＯ端子から出力される発振信号とが、第１の実施形態に係る発振器１よりも干渉しづらくなる。したがって、本実施形態に係る発振器１においては、配線の引き回しの自由度がさらに向上し、発振器１のさらなる小型化を実現するとともに、所望の電気的特性を得ることが可能になる。

【0051】

なお、上記の説明においては、グランドパターン８ａが、基板１３内に形成されている例について説明したが、これに限らない。発振器１が、基板１３と基板１４１との間に他の基板を有し、グランドパターン８ａが、基板１３と基板１４１との間に設けられた基板上に形成されていてもよい。

【0052】

図１２は、第３の実施形態に係る発振器１の変形例１における水平方向の断面図である。図１２は、図１２（ｄ）に示すように、基板１４１と基板１４２との間の第３配線層にグランドパターン８ｂが設けられている点で図１１と異なり、他の点で同じである。このように、発振器１は、グランドパターン８ａ及びグランドパターン８ｂを有してもよい。また、発振器１は、グランドパターン８ａを有することなく、グランドパターン８ｂを有してもよい。

【0053】

図１３は、第３の実施形態に係る発振器１の変形例２における水平方向の断面図である。図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｅ）と同一である。図１３（ｆ）は、図１１（ｆ）に示したグランドパターン８ａの代わりとしてのグランドパターン８ｃを示している。グランドパターン８ｃは、配線５ｂと配線６ａとが交差する領域を少なくとも含み、かつ、グランドパターン８ａよりも面積が小さい。このように、第１配線層と第２配線層との間に形成されるグランドパターン８は、配線５ｂと配線６ａとが交差する領域を少なくとも含めば、任意の形状でよい。

【0054】

なお、上記の説明においては、グランドパターン８ｃが、基板１３内に形成されている例について説明したが、これに限らない。発振器１が、基板１３と基板１４１との間に他の基板を有し、グランドパターン８ｃが、基板１３と基板１４１との間に設けられた基板上に形成されていてもよい。

【0055】

図１４は、第３の実施形態に係る発振器１の変形例３における水平方向の断面図である。図１４は、図１４（ｄ）に示すように、基板１４１と基板１４２との間の第３配線層にグランドパターン８ｂが設けられている点で図１３と異なり、他の点で同じである。このように、発振器１は、グランドパターン８ｂ及びグランドパターン８ｃを有してもよい。また、発振器１は、グランドパターン８ｃを有することなく、グランドパターン８ｂを有してもよい。

【0056】

＜第４の実施形態＞
図１５は、第４の実施形態に係る発振器１の水平方向の断面図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、図６（ａ）及び図６（ｂ）と同一である。図１５（ｃ）は、第４の実施形態に係る発振器１が、図１５（ａ）に示す第１配線層と図１５（ｂ）に示す第２配線層との間に有するグランドパターン８ｃを示す図である。第４の実施形態に係る発振器１は、グランドパターン８ｃが設けられている点で、第２の実施形態に係る発振器１と異なり、他の点で同じである。

【0057】

グランドパターン８ｃは、基板１３に形成された配線５ｂと基板１４１に形成された配線６ａとが交差する領域の近傍を含む領域に形成されている。グランドパターン８ｃは、グランドパターン８ｃが形成されている平面において、ビアホール４ｂ及びビアホール５ｅの近傍、及び基板１３の端部の近傍を除く全領域に形成されている。

【0058】

発振器１が、グランドパターン８ｃを有することで、第３の実施形態に係る発振器１と同様に、配線５ｂを伝送されるＸＯＵＴ端子から出力される発振信号と、配線６ａを伝送されるＭＯ端子から出力される発振信号とが、第２の実施形態に係る発振器１よりも干渉しづらくなる。

【0059】

図１６は、第４の実施形態に係る発振器１の変形例における水平方向の断面図である。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）と同一である。図１６（ｃ）は、図１３（ｃ）に示した基板１７におけるグランドパターン８ｃの代わりとしてのグランドパターン８ｄを示している。グランドパターン８ｄは、配線５ｂと配線６ａとが交差する領域を少なくとも含み、かつ、グランドパターン８ｃよりも面積が小さい。このように、第１配線層と第２配線層との間に形成されるグランドパターン８は、配線５ｂと配線６ａとが交差する領域を少なくとも含めば、任意の形状でよい。

【0060】

なお、上記の説明においては、グランドパターン８ｃ及び８ｄが、基板１３内に形成されている例について説明したが、これに限らない。発振器１が、基板１３と基板１４１との間に他の基板を有し、グランドパターン８ｃ及び８ｄが、基板１３と基板１４１との間に設けられた基板上に形成されていてもよい。

【0061】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0062】

例えば、上記の実施形態においては、基板１３に第１配線層が形成され、基板１４に第２配線層が形成されている場合について説明したが、第１配線層及び第２配線層が同一の基板に形成されていてもよい。

【0063】

また、上記の実施形態においては、圧電振動素子としての水晶振動子２が平板状である場合について説明したが、圧電振動素子は、他の形状や他の種別を有していてもよい。また、上記の実施形態においては、水晶振動子２の下に集積回路３が配置される構成について説明したが、水晶振動子２及び集積回路３が重なり合うことなく配置されていてもよい。

【0064】

また、上記の実施形態においては、第１周波数がＭＨｚ帯の周波数であり、第２周波数がＫＨｚ帯の周波数であるとして説明したが、第１周波数及び第２周波数は任意の周波数であってよい。

【符号の説明】

【0065】

１・・・発振器
２・・・水晶振動子
３・・・集積回路
４・・・配線
５・・・配線
６・・・配線
７・・・配線
８・・・グランドパターン
１１・・・リッド板
１２・・・基板
１３・・・基板
１４・・・基板
２１・・・水晶片
２２・・・励振電極
２３・・・励振電極
２４・・・第１接続電極
２５・・・第２接続電極
３１・・・発振回路
３２・・・分周回路
３３・・・バッファ
３４・・・バッファ
１４１・・・基板
１４２・・・基板

【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14】

【図15】

【図16】