CN111224635B - 压电器件以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压电器件以及电子设备。在石英振子中,基板部是矩形。第2框部包含位于基板部的下表面之中的基板部的一对短边侧的区域的一对部分,在该一对部分之间构成第2凹部。电极焊盘位于基板部的上表面。连接焊盘在第2框部内位于基板部的下表面。多个外部端子位于第2框部的下表面。石英元件被安装于电极焊盘。感温部件被安装于连接焊盘。包含全部外部端子的最小的矩形区域的面积S2与框体的下表面的外缘所成的矩形区域的面积S1之比S2/S1为0.75以上且0.91以下。
Description
技术领域
本公开涉及压电器件以及包含该压电器件的电子设备。压电器件例如是石英振子以及石英振荡器。
背景技术
作为压电器件,已知具有所谓的H型封装件的器件(例如专利文献1)。H型封装件具有:基板;位于该基板的上表面的第1框部;和位于基板的下表面的第2框部。在基板的上表面之中被第1框部包围的区域,安装石英振动元件。在基板的下表面之中被第2框部包围的区域,安装热敏电阻或者IC(Integrated Circuit,集成电路)。在第2框部的下表面,设置用于将压电器件安装于电子设备的电路基板等的外部端子。
此外,也已知使用布线基板来虚拟地实现了H型封装件的结构(例如专利文献2)。在该结构中,作为相当于上述的基板以及第1框部的部分,使用容器型的封装件。作为相当于第2框部的部分,使用形成有开口部的布线基板。通过容器型封装件被安装于布线基板的上表面以使得覆盖开口部,从而疑似地构成H型封装件。在布线基板的下表面,与第2框部同样地设置外部端子。在专利文献2中,外部端子从布线基板的外缘分离。
已知石英振子以及石英振荡器表示所谓的滞后特性。即,在由于温度变化导致振荡频率变化的情况下,即使针对相同的温度,在温度上升时和温度下降时振荡频率(在另一观点中为误差)也不同。也提出了用于减少这样的滞后特性的封装件的构造(例如专利文献3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2000-49560号公报
专利文献2:JP特开2016-082538号公报
专利文献3:JP特开2010-087715号公报
发明内容
本公开的一方式所涉及的压电器件具有:基板、框体、电极焊盘、连接焊盘、多个外部端子、压电元件、感温部件、盖体。所述基板是矩形。所述框体包含位于所述基板的下表面之中的所述基板的一对短边侧的区域的一对部分,在该一对部分之间构成凹部。所述电极焊盘位于所述基板的上表面。所述连接焊盘在所述框体内位于所述基板的下表面。所述多个外部端子位于所述框体的下表面。所述压电元件被安装于所述电极焊盘。所述感温部件被安装于所述连接焊盘。所述盖体对所述压电元件进行气密密封。包含全部所述外部端子的最小的矩形区域的面积S2与所述框体的下表面的外缘所成的矩形区域的面积S1的比S2/S1为0.75以上且0.91以下。
本公开的另一观点的一方式所涉及的压电器件具有:基板、框体、电极焊盘、连接焊盘、多个外部端子、压电元件、感温部件、盖体。所述基板是矩形。所述框体包含位于所述基板的下表面之中的所述基板的一对短边侧的区域的一对部分,在该一对部分之间构成凹部。所述电极焊盘位于所述基板的上表面。所述连接焊盘在所述框体内位于所述基板的下表面。所述多个外部端子位于所述框体的下表面。所述压电元件被安装于所述电极焊盘。所述感温部件被安装于所述连接焊盘。所述盖体对所述压电元件进行气密密封。所述基板的上下方向的厚度为80μm以上且150μm以下。
本公开的一方式所涉及的电子设备具有:上述的任意一种压电器件、基体、和位于所述基体的表面且与所述多个外部端子接合的多个外部焊盘。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的石英振子的结构的分解立体图。
图2是图1的II-II线处的剖视图。
图3是图1的石英振子的仰视图。
图4是变形例所涉及的石英振子的仰视图。
图5是第2实施方式所涉及的石英振子的仰视图。
图6是表示第3实施方式所涉及的石英振子的结构的分解立体图。
图7是图6的VII-VII线处的剖视图。
图8是用于说明针对实施例的评价项目的概念图。
图9是表示实施例所涉及的石英振子的滞后(Hysteresis)特性的图。
图10是表示实施例所涉及的石英振子的滞后特性的另一个图。
-符号说明-
1...石英振子(压电器件),110a...基板部(基板),110c...第2框部(框体),111...电极焊盘,113...外部端子,115...连接焊盘,120...石英元件(压电元件),130...感温元件(感温部件),140...盖体,K2...第2凹部(凹部)。
具体实施方式
以下,参照附图来对本公开所涉及的实施方式进行说明。另外,附图中,为了方便,可能附以包含D1轴、D2轴以及D3轴的正交坐标系。实施方式所涉及的石英振子也可以任意方向被用作为上方或者下方。但是,以下,为了方便,可能将+D3侧作为上方而使用上表面或者下表面等的用语。此外,以下的说明称为俯视的情况下,只要没有特别说明,则是指在D3方向观察。
在第1实施方式的说明之后,基本仅对与之前说明的实施方式的不同部分进行说明。针对未特别提及的事项,可以设为与之前说明的实施方式相同。此外,在多个实施方式间,针对相互对应的结构,即使存在不同点,为了方便说明,也可能附上相同的符号。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式所涉及的石英振子1的结构的分解立体图。图2是图1的II-II线处的剖视图。图3是石英振子1的仰视图。另外,在图3中,省略一部分的结构要素(树脂135)的图示,并且通过点线来表示一部分的结构要素(感温元件130)。
石英振子1大致上构成为具有与D1轴、D2轴以及D3轴平行的边的薄型长方体状的电子部件。石英振子1例如图2所示,被表面安装于电路基板180,与电路基板180一起构成电子设备190。石英振子1构成为所谓的附带感温元件的石英振子,产生振荡信号等的生成中利用的振动,并且将温度转换为电信号。该电信号例如通过电路基板180的电子电路,被利用于温度变化所导致的石英振子1的频率特性的变化的补偿。
石英振子1如图1中特别所示,具有:元件搭载部件100、从上表面侧安装于元件搭载部件100的石英元件120、从下表面侧安装于元件搭载部件100的感温元件130、和将石英元件120密封的盖体140。元件搭载部件100以及盖体140构成石英振子1的封装件。感温元件130如图2所示,至少一部分被树脂135覆盖。
(元件搭载部件)
元件搭载部件100具有绝缘基体110和位于绝缘基体110的表面以及/或者内部的各种导体。各种导体例如是用于安装石英元件120的一对电极焊盘111、用于安装感温元件130的一对连接焊盘115、以及用于将石英振子1安装于电路基板180的四个外部端子113。
一对电极焊盘111通过元件搭载部件100所具有的布线导体,与四个外部端子113的两个电连接。一对连接焊盘115通过元件搭载部件100所具有的布线导体,与四个外部端子113之中的另两个电连接。并且,石英元件120以及感温元件130经由外部端子113而与电路基板180电连接。
上述的布线导体虽基本省略图示,但可以由位于元件搭载部件100的表面以及/或者内部的层状导体以及/或者通孔导体适当地构成。在图3中,表示构成将两个连接焊盘115和两个外部端子113连接的布线导体的一部分的两个布线图案116。
(绝缘基体)
绝缘基体110具有:基板部110a、位于基板部110a的上表面的第1框部110b、位于基板部110a的下表面的第2框部110c。通过基板部110a的上表面和第1框部110b的内周面来形成第1凹部K1。通过基板部110a的下表面和第2框部110c的内周面来形成第2凹部K2。第1凹部K1通过盖体140而被气密密封。绝缘基体110在截面成H型,由此,构成所谓的H型封装件。
基板部110a大致上是具有一定的厚度的板状。其俯视形状是矩形。基板部110a的俯视形状更详细来讲是长方形,具有一对长边和一对短边。长边与短边的比可以被适当地设定。例如,长边相对于短边,是1.1倍以上、1.2倍以上或者1.3倍以上,此外,是1.5倍以下、1.4倍以下、1.3倍以下,所述的下限和上限,只要不矛盾,可以适当地组合。
另外,在所谓矩形的情况下,矩形的角部也可以形成凹部(例如凹形结构)(图示的例子)、或者以平面或者曲面被倒角。针对其他的部件也同样。此外,多边形状的情况下也同样。
第1框部110b以及第2框部110c分别是大致上具有一定的厚度的框状。第1框部110b的厚度相对于基板部110a的厚度,可以较薄,可以同等,也可以较厚。此外,第2框部110c的厚度相对于基板部110a以及/或者第1框部110b的厚度,可以较薄,可以同等,也可以较厚。在图示的例子中,基板部110a的厚度比第1框部110b以及第2框部110c的厚度薄。
在第1框部110b(第1凹部K1),与D3轴正交的截面的形状(俯视形状)以及该截面中的尺寸在基板部110a侧(-D3侧)和其相反侧(+D3侧)大体相同。同样地,在第2框部110c(第2凹部K2),与D3轴正交的截面的形状(俯视形状)以及该截面中的尺寸在基板部110a侧(+D3侧)和其相反侧(-D3侧)大体相同。其中,也可以与图示的例子不同地,分别在第1框部110b以及第2框部110c,在基板部110a侧和其相反侧,俯视形状以及其尺寸不同。另外,在这种情况下,针对本公开中的第1框部110b以及第2框部110c的俯视形状以及其尺寸的说明可以应用于基板110a侧以及其相反侧的双方,也可以应用于任意一方。
在俯视下,第1框部110b的内缘以及外缘被设为具有与基板部110a的四边平行的四边的矩形。在另一观点中,第1框部110b具有一对长边和一对短边。第1框部110b的外缘与基板部110a的外缘大致一致(重叠)。从第1框部110b的内缘到外缘的宽度(各边的宽度)例如在第1框部110b的各边一定。四边的宽度可以相互相同,也可以相互不同。
第1凹部K1例如在俯视下较宽阔地构成。作为一个例子,第1凹部K1的面积是基板部110a的面积的1/2以上或者2/3以上。此外,在另一观点中,第1框部110b的各边的宽度例如是基板部110a的长边以及/或者短边的长度的1/4以下、1/5以下、1/6以下或者1/7以下。
在俯视下,第1凹部K1的图心(中心)大致上与基板部110a的图心一致。若确切记载,则图心是俯视形状中,相对于通过该点的轴的截面一次力矩为0的点。基板部110a的图心与第1凹部K1的图心的距离例如为基板部110a的长边的长度的1/5以下或者1/10以下。
在俯视下,第2框部110c的外缘被设为具有基板部110a的四边和平行的四边的矩形。更详细地,第2框部110c的外缘与基板部110a的外缘大致一致(重叠)。另外,由此,在后述的说明中,外部端子113或者第2凹部K2相对于基板部110a的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小、和外部端子113或者第2凹部K2相对于第2框部110c的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小没有区分,此外,可能仅提到一方。
在俯视下,第2框部110c的内缘(第2凹部K2)的形状可以被设为矩形、圆形、椭圆形或者矩形以外的多边形状等的适当的形状。在图示的例子中,第2凹部K2的形状被设为在具有与基板部110a的长边平行的短边以及与基板部110a的短边平行的长边的矩形中,将角部较大地倒角的形状。在另一观点中,第2凹部K2的形状是将基板部110a的长边方向设为短边方向、将基板部110a的短边方向设为长边方向的形状。
在俯视下,第2凹部K2例如其面积被设为比第I凹部K1的面积窄。作为一个例子,第2凹部K2的面积相对于基板部110a以及/或者第1凹部K1的面积,为4/5以下或者3/4以下。此外,在另一观点中,第2框部110c的短边的宽度例如是基板部110a的长边的长度的1/4以上或者1/3以上。
在俯视下,第2凹部K2例如相对于基板部110a,位于中央侧。更详细地,例如,基板部110a的图心位于第2凹部K2内。此外,基板部110a的图心与第2凹部K2的图心的距离例如是基板部110a的长边的长度的1/4以下或者1/10以下。
基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c例如由氧化铝陶瓷或者玻璃-陶瓷等的陶瓷材料构成。基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c可以由相同的材料构成,也可以由相互不同的材料构成。基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c分别在材料以及/或者制造方法等的观点中,可以使用一层绝缘层,也可以将绝缘层层叠多层。
基板部110a以及第1框部110b例如被一体形成。此外,基板部110a和第2框部110c例如被一体形成。一体形成例如可以被设为构成基板部110a的绝缘材料与构成第1框部110b(或者第2框部110c)的绝缘材料直接相接并被接合。因此,一体形成不需要两者的材料相同。例如,基板部110a以及第1框部110b(以及/或者第2框部110c)也可以是成分结构相互不同的陶瓷生片被层叠并烧成而一体形成的。
在附图中,明示了基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c的边界。其中,该边界从材料等的观点出发可以不能确定。例如,可以通过第1凹部K1、第2凹部K2以及/或者存在于各部之间的导体层的存在,示意基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c。
(电极焊盘)
一对电极焊盘111由位于基板部110a的上表面的导体层构成。导体层的材料以及厚度可以被适当地设定。一对电极焊盘111例如在沿着基板部110a的一个短边的方向排列,此外,与第1框部110b的内周面相邻。这里的邻接,例如可以使之与第1框部110b的内周面的距离(D1方向)小于电极焊盘111的D1方向的径长(电极焊盘111不是矩形的情况下例如为最大径长)。电极焊盘111相对于第1框部110b,可以相接,也可以分离。电极焊盘111的俯视形状可以被设为适当的形状,例如,是矩形。
如上述那样,在本实施方式中,在俯视下,第2凹部K2被设为小于第1凹部K1。在另一观点中,基板部110a的上表面之中,被第1框部110b包围的区域具有与第2凹部K2不重叠的区域。并且,一对电极焊盘111例如图2所示,其整***于基板部110a之中与第2凹部K2不重叠的区域。当然,与图示的例子不同地,一对电极焊盘111也可以一部分与第2凹部K2重叠。
(连接焊盘)
连接焊盘115由位于基板部110a的下表面的导体层构成。导体层的材料以及厚度可以被适当地设定。一对连接焊盘115例如在基板部110a的中央侧在基板部110a的长边对置的方向(D2方向。在另一观点中为第2凹部K2的长边方向)排列。连接焊盘115的俯视形状可以被设为适当的形状,例如,是矩形。
(外部端子)
外部端子113由位于第2框部110c的下表面的导体层构成。导体层的材料以及厚度可以被适当地设定。四个外部端子113例如位于第2框部110c的下表面之中的四角侧。外部端子113的俯视形状可以被设为适当的形状。在图3的例子中,外部端子113被设为从具有与第2框部110c的外缘的四边平行的四边的矩形,去除第2凹部K2侧的一部分的形状。该被去除的部分的边缘部可以是直线,也可以是2个以上的直线的组合(图示的例子),也可以是曲线。
在第2框部110c的下表面,构成外部端子113的导体层也可以具有外部端子113以外的部位。在图3的例子中,该导体层具有位于外部端子113与第2框部110c的角部的凹部110cc(凹形结构)之间的连接部114。连接部114与成膜于凹部110cc内的凹形结构导体117(图1)连接。另外,也可以不设置连接部114以及凹形结构导体117。
如上述那样,在位于第2框部110c的下表面的导体层也构成外部端子113以外的部分的情况下,外部端子113与外部端子113以外的部分可以根据其形状以及/或者功能而被合理地区分。例如,在导体层的俯视形状中,异常地突出的部分可以被捕捉为外部端子113以外的部分。在图3的例子中,能够识别与第2框部110c的外缘的边110ca相向的外部端子113的边113a。连接部114从边113a的一部分(例如一个边113a的长度的1/4以下)突出。这样,可区分外部端子113与连接部114。
四个外部端子113从第2框部110c的下表面的外缘(长边以及短边)分离。具体而言,例如,在图3的例子中,各外部端子113将第2框部110c的外缘的四条边110ca之中,与构成自己位于的一侧的一个角部的两条边110ca(自己相邻的一条长边以及一条短边)相向的两条边113a包含于外缘。边113a在另一观点中,沿着第2框部110c的外缘的边110ca(例如平行地)延伸。相互相向的边113a与边110ca以距离s1分离。距离s1在一个外部端子113的两条边113a彼此中可以相同(图示的例子),也可以不同。此外,距离s1在四个外部端子113彼此中可以相同(图示的例子),也可以不同。
此外,在另一观点中,在考虑包含外部端子113的最小的矩形区域R1时,矩形区域R1的面积S2比由第2框部1 10c(在另一观点中为基板部110a)的外缘构成的矩形区域(可以忽略凹部110cc或者角部的倒角。)的面积S1小。在图示的例子中,矩形区域R1的四边与四个外部端子113的两条边113a(合计八条边113a)重叠。
在多个外部端子113,位置与作用的相对关系可以被适当地设定。例如,四个外部端子113之中,位于第2框部110c的下表面的一对对角的两个外部端子与一对电极焊盘111电连接。位于另一对对角的两个外部端子113与一对连接焊盘115电连接。
(盖体)
盖体140例如包含含有铁、镍或者钴的至少任意一种的合金。盖体140的外周部遍及其整周地与第1框部110b的上表面接合。由此,第1凹部K1被封闭。第1凹部K1可以将气体封入,也可以被设为真空状态。气体例如是氮气。真空在现实中是比大气压减压的状态。
盖体140与第1框部11 0b的接合可以通过适当的方法进行。例如,两者通过被设置于第1框部1 10b的上表面的密封用导体图案112与被设置于盖体140的下表面的密封部件141利用缝焊而接合来进行接合。
(石英元件)
石英元件120例如具有:石英片121、用于向石英片121施加电压的一对激发电极122、用于将石英元件120安装于一对电极焊盘111的一对连接用电极123。一对激发电极122与一对连接用电极123通过一对引出电极124而被连接。
石英片121例如大致上形成为具有长方形的俯视形状的平板状。在另一观点中,石英片121是具有长边方向以及短边方向的形状。石英片121例如包含AT切割石英片。另外,虽未特别图示,但石英片121可以被设为图示的例子以外的公知的各种结构。例如,石英元件也可以是所谓的音叉型元件。此外,石英片121在板状的情况下,可以是中央部变厚的所谓的台型的部件,也可以虽随着接近于外缘而变薄的所谓的凸型的部件。此外,板状的石英片的俯视形状(外缘的形状)也可以是椭圆等的矩形以外的形状。
激发电极122、连接用电极123以及引出电极124由与石英片121的表面重叠的导体层构成。导体层的材料以及厚度可以被适当地设定。一对激发电极122位于石英片121的一对主面(板形状的表背)的中央侧,夹着石英片121而相互对置。一对连接用电极123例如在石英片121的至少一个主面(图示的例子中为两个主面),相对于一对激发电极122位于石英片121的长边方向的一侧(一个短边侧)。此外,例如,连接用电极123沿着石英片121的一个短边排列。一对引出电极124通过最短的路径来将一对激发电极122与一对连接用电极123连接。激发电极122、连接用电极123以及引出电极124的具体形状可以被适当地设定,在图示的例子中分别为矩形。
(石英元件的安装)
石英元件120如图2所示,通过连接用电极123与电极焊盘111利用导电性粘接剂150来接合而被安装于元件搭载部件100。如上述那样,一对连接用电极123位于石英元件120的长边方向的一侧,因此石英元件120如悬臂那样,在一端侧被支承,另一端被设为自由端。导电性粘接剂150由混入有导电性填料的树脂构成。树脂例如是热固化性树脂。树脂以及导电性填料的具体材料以及导电性填料的径长等可以被适当地设定。
(感温元件)
感温元件130例如由电特性(例如电阻值)根据温度变化而变化的部件构成。作为这样的部件,例如能够举例热敏电阻、测温电阻体以及二极管。感温元件130例如形成为大致长方体状,在其两端具有一对连接端子131。连接端子131在感温元件130的长方体形状中,至少在与基板部110a的下表面对置的面露出。在图示的例子中,连接端子131在长方体的长边方向的各端部,遍及上下表面、侧面以及端面的五个面而形成。
一对连接端子131与一对连接焊盘115对置,通过存在于其间的接合材料133而被接合。接合材料133由焊料或者导电性粘接剂构成。
(树脂)
树脂135例如包含热固化性树脂(例如环氧树脂)。树脂135也可以包含填料。作为填料,例如能够举例热膨胀系数比树脂低的材料(例如SiO2)。其他,例如,也可以将热传导率比树脂低或者高的填料添加为热传导率的调整用。
树脂135例如可以作为所谓的底胶而发挥功能。具体而言,树脂135例如可以被填充于基板部110a的下表面与感温元件130之间,与这些密接。此外,树脂135可以相对于第2凹部K2被填充到至其开口面(第2框部110c的下表面)为止的位置的适当的位置。
具体而言,例如,树脂135的与基板部110a相反的一侧(-D3侧)的面可以位于比感温元件130的-D3侧的面更靠上方(+D3侧),可以位于感温元件130的-D3侧的面(图示的例子),也可以位于比感温元件130的-D3侧的面更靠下方。换言之,树脂135可以与感温元件130的侧面(至少一个侧面。例如全部(4个)侧面。以下,相同)之中的+D3侧的一部分密接,可以与感温元件130的侧面的全部密接(图示的例子),也可以除了感温元件130的侧面还与感温元件130的-D3侧的面密接(也可以覆盖感温元件130整体。)。
此外,例如,树脂135在构成第2凹部K2的面之中,可以仅与基板部110a的下表面的一部分密接,可以除了基板部110a的下表面的全部仅与第2框部110c的内周面(至少一个面。例如,全部(6个)面。以下,相同。)之中的基板部110a侧的一部分密接(图示的例子),也可以与基板部110a的下表面以及第2框部110c的内周面的上下整面密接。
(电路基板)
图2所示的电路基板180例如由公知的硬性基板或者柔性基板构成,具有绝缘基板181、和位于绝缘基板181的上表面的外部焊盘182。石英振子1的外部端子113通过焊料等的接合材料183而与外部焊盘182接合。接合材料183可以遍及外部端子113的下表面以及/或者外部焊盘182的上表面的整体或者大部分(例如80%以上的面积)而接合,也可以与不可称为大部分的一部分接合。
电子设备190例如虽未特别图示,但具有由电路基板180以及/或者安装于电路基板180的IC构成的振荡电路以及温度补偿电路。振荡电路经由四个外部端子113之中的两个向石英元件120施加交流电压并生成规定的频率的振荡信号。温度补偿电路对温度变化所导致的石英振子1的频率特性的变化进行补偿。此时,温度补偿电路基于经由四个外部端子113之中的两个而得到的来自感温元件130的检测信号(检测温度)来决定补偿量。
电子设备190可以被设为利用振荡信号的所有设备。例如,电子设备190可以被设为移动终端、个人计算机(PC)、GPS(Global Positioning System)设备、ECU(enginecontrol unit)。
(尺寸的一个例子)
以下,举出石英振子1的各部的尺寸的一个例子。
基板部110a的长边的长度例如可以被设为1.5mm以上、2.0mm以上或者3.0mm以上,此外,可以被设为4.0mm以下、3.0mm以下或者2.0mm以下,上述的下限和上限只要不矛盾,可以适当地组合。此外,基板部110a的短边的长度例如以比基板部110a的长边的长度短为条件,可以被设为1.0mm以上、1.5mm以上或者2.0mm以上,此外,可以被设为3.0mm以下、2.0mm以下或者1.5mm以下,上述的下限与上限只要不矛盾,可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第2位的值被四舍五入。例如,1.5mm以上包含1.46mm,4.0mm以下包含4.04mm。
基板部110a的厚度例如可以被设为50μm以上或者80μm以上,此外,可以被设为170μm以下或者150μm以下,上述的下限与上限可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第1位的值被四舍五入。此外,将基板部110a的厚度除以基板部110a的长边的长度得到的值例如可以被设为0.031以上或者0.050以上,此外,可以被设为0.106以下或者0.094以下,上述的下限与上限可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第4位的值被四舍五入。
外部端子113距第2框部110c的下表面的外缘的距离s1例如可以被设为10μm以上或者30μm以上,此外,可以被设为100μm以下或者90μm以下,上述的下限与上限可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第1位的值被四舍五入。此外,将距离s1除以基板部110a的长边的长度得到的值例如可以被设为0.013以上或者0.038以上,此外,可以被设为0.125以下或者0.113以下,上述的下限与上限可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第4位的值被四舍五入。
将包围四个外部端子113的最小的矩形的面积S2除以基板部110a的面积S1得到的值可以被设为0.73以上或者0.75以上,此外,可以被设为0.97以下或者0.91以下,上述的下限与上限可以适当地组合。另外,在该示例中,小数点第3位的值被四舍五入。
(石英振子的制造方法)
作为石英振子1的制造方法,可以利用公知的各种制造方法。例如,元件搭载部件100可以如以下那样而被制作。
首先,准备成为基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c的多个陶瓷生片。在成为第1框部110b以及第2框部110c的陶瓷生片,形成成为第1凹部K1以及第2凹部K2的开口部。此外,在该开口部的形成之前或者之后,在多个陶瓷生片配置成为各种导体(外部端子113、电极焊盘111以及连接焊盘115等)的导电糊膏。然后,将多个陶瓷生片层叠并构成层叠体,对层叠体进行烧成。
此外,也能够举例与上述方法不同的元件搭载部件100的制作方法。首先,准备成为基板部110a、第1框部110b以及第2框部110c的多个陶瓷生片。在该多个陶瓷生片配置成为各种导体(外部端子113、电极焊盘111以及连接焊盘115等)的导电糊膏。接下来,将该多个陶瓷生片层叠并得到层叠体。接下来,针对层叠体通过冲压加工来形成第1凹部K1以及第2凹部K2。然后,对层叠体进行烧成。
如以上那样,在本实施方式中,石英振子1具有:基板(基板部110a)、框体(第2框部110c)、电极焊盘111、连接焊盘115、多个外部端子113、压电元件(石英元件120)、感温部件(感温元件130)、盖体140。基板部110a是矩形。第2框部110c包含位于基板部110a的下表面之中的基板部110a的一对短边侧的区域的一对部分(短边部分),在这一对部分之间构成凹部(第2凹部K2)。电极焊盘111位于基板部110a的上表面。连接焊盘115在第2框部110c内位于基板部110a的下表面。多个外部端子113位于第2框部110c的下表面。石英元件120被安装于电极焊盘111。感温元件130被安装于连接焊盘115。盖体140对石英元件120进行气密密封。包含全部外部端子113的最小的矩形区域R1的面积S2与第2框部110c的下表面的外缘所成的矩形区域的面积S1之比S2/S1为0.75以上且0.91以下(小数点第3位被四舍五入。)。
因此,例如,能够减少石英振子1的特性的变动。具体如下。
石英振子1在被安装于电路基板180之前和被安装于电路基板180之后特性不同。作为这样的特性,例如,举例滞后特性。滞后特性如已述那样,是温度变化所导致产生的频率的误差即使针对相同的温度,在温度上升时和温度下降时也不同的特性。
这里,石英振子1的元件搭载部件100与电路基板180的热膨胀差所导致产生的力从电路基板180经由外部端子113(以及接合材料183)而被传至元件搭载部件100。该力例如作为使绝缘基体110产生翘曲(弯曲变形)的弯曲应力而发挥作用。该弯曲应力经由各电极焊盘111以及/或者一对电极焊盘111而被传至石英元件120。传至该石英元件120的弯曲应力被举例为被安装于电路基板180之前和被安装于电路基板180之后滞后特性不同的重要因素之一。
另一方面,在本实施方式中,包含多个外部端子113的最小的矩形区域R1比第2框部110c的外缘所构成的矩形区域(忽略了凹部110cc或者角部的倒角的区域)小。在另一观点中,多个外部端子113从第2框部110c的外缘分离。因此,相比于多个外部端子113与第2框部110c的外缘相接的情况,能够将来自电路基板180的力对多个外部端子113进行作用的位置相互接近。其结果,从电路基板180经由多个外部端子113而被施加于元件搭载部件100的力难以作为使基板部110a产生翘曲的弯曲应力而发挥作用。并且,被传至石英元件120的弯曲应力减少。其结果,石英振子1的滞后特性中的安装前与安装后的差减少。
石英振子1以往针对形状以及尺寸等被提出各种方案,以使得在安装前的状态下减少滞后特性。因此,通过减少安装前与安装后之间的滞后特性之差,能够在安装后减小滞后特性。在另一观点中,能够产生用于在安装前的状态下减小滞后特性的各种提案。通过减小滞后特性,例如,温度补偿的精度提高。
进一步地,如上述那样,在将面积比S2/S1设为0.91以下的情况下,例如,相对于面积比S2/S1为1的情况,关于滞后特性的安装前后之差,承认有意的不同。即,能够确认上述效果。此外,在将面积比S2/S1设为0.75以上的情况下,能够将外部端子113从第2框部110c的外缘分离,并且能够将外部端子113向外侧扩展,因此容易确保外部端子113的面积。在另一观点中,在对外部端子113确保了某种程度的面积时,多个外部端子113彼此短路的可能性减少。
此外,在本实施方式中,取代比S2/S1为0.75以上且0.91以下的结构,或者除该结构以外,基板部110a的上下方向的厚度被设为80μm以上且150μm以下。
如上述那样,元件搭载部件100与电路基板180的热膨胀差所导致产生的力作为使绝缘基体110产生翘曲的弯曲应力而发挥作用,传至石英元件120。但是,在本实施方式中,由于基板部110a的厚度为80μm以上,因此相比于基板部110a比其薄的情况,可减少基板部110a的翘曲。在另一观点中,弯曲应力在基板部110a的厚度方向被分散。因此,例如,传至石英元件120的弯曲应力减少。其结果,例如,石英振子1的滞后特性中的安装前与安装后的差减少。此外,由于基板部110a的厚度为150μm以下,例如,相比于基板部110a比其厚的情况,被基板部110a隔开的石英元件120以及感温元件130彼此中温度分歧的可能性减少。其结果,温度补偿的精度提高。
此外,在本实施方式中,将基板部110a的上下方向的厚度除以基板部110a的长边的长度得到的值(标准化厚度)为0.050以上且0.094以下(小数点第4位四舍五入。)。
在该情况下,例如,由于标准化厚度为0.050以上,因此容易减少基板部110a的翘曲。此外,由于标准化厚度为0.094以下,因此容易减少石英元件120以及感温元件130的温度之差。
此外,在本实施方式中,基板部110a与第2框部110c被直接接合。即,两者被一体形成。
在该情况下,例如,应力容易从第2框部110c传至基板部110a。因此,例如,容易出现基于使面积S2小于面积S1的电极焊盘111的正下的弯曲应力减少的效果。以及/或者,例如,容易出现基于使基板部110a较厚的电极焊盘111正下的弯曲应力减少的效果。
此外,在本实施方式中,在俯视透视下,电极焊盘111的整***于凹部(第2凹部K2)的外侧。
在该情况下,例如,在电极焊盘111的正下,不仅基板部110a的厚度,也可确保第2框部110c的厚度。因此,相比于电极焊盘111与第2凹部K2重叠的情况,在电极焊盘111的正下,绝缘基体110的翘曲减少。在另一观点中,在电极焊盘111的正下,弯曲应力在绝缘基体110的厚度方向被分散。并且,经由电极焊盘111而传至石英元件120的弯曲应力减少。其结果,将滞后特性的安装前后之差减少的效果提高。此外,例如,由于第2框部110c越与电极焊盘111的整体重叠越宽幅,因此容易确保位于第2框部110c的下表面的外部端子113的面积。其结果,减小面积S2变得容易起来。
此外,在本实施方式中,第2凹部K2以及感温元件130具有将基板部110a的一对长边的对置方向(D2方向)设为长边方向的形状。
在该情况下,例如,在电极焊盘111的正下,容易确保安装基体110的厚度。其结果,能够减少传至电极焊盘111的弯曲应力。此外,例如,在减小面积S2并且在某种程度上确保外部端子113的面积的情况下,在第2凹部K2的附近确保外部端子113的面积。此时,如根据与后述的第2实施方式(图5)的比较理解那样,在第2凹部K2将基板部110a的短边方向作为长边方向的情况下,容易在基板部110a的长边方向的中央侧确保外部端子113的面积。其结果,从电路基板180经由多个外部端子113而传至基板部110a的力作用于基板部110a的长边方向的中央侧,在基板部110a的长边方向使基板部110a产生翘曲的力矩变小。容易产生基板部110a的翘曲是在长边方向,因此通过减少在长边方向产生翘曲的力矩,作为基板部110a整体,可有效地减少翘曲。此外,例如,基于感温元件130与基板部110a的热膨胀差的力在感温元件130的长边方向容易变大。因此,通过感温元件130的长边方向与容易产生基板部110a的翘曲的基板部110a的长边方向被设为不同的方向,从而通过感温元件130与基板部110a的热膨胀差而基板部110a的翘曲变大的可能性减少。
此外,在本实施方式中,石英振子1还具备感温元件130以及与基板部110a的下表面密接的绝缘性的树脂135。
来自电路基板180的力作用于第2框部110c的位置通过减小面积S2,接近于第2凹部K2。其结果,例如,从外部端子113作用于第2框部110c的力所导致的应力容易在位于第2凹部K2内的树脂135被分散。此外,在另一观点中,例如,通过树脂135,基板部110a相对于翘曲被加强。因此,通过设置树脂135,将滞后特性的安装前后之差减少的效果提高。树脂135与基板部110a不同,不仅位于感温元件130与石英元件120之间,也位于感温元件130的侧面等,因此相比于加厚基板部110a的情况,感温元件130以及石英元件120的温度差分歧的可能性减少。
此外,在本实施方式中,电子设备190具有:上述的石英振子1、基体(绝缘基板181)、位于绝缘基板181的表面且与与多个外部端子113接合的多个外部焊盘182。
在这样的电子设备190中,由于石英振子1的安装后的滞后特性减少,因此可得到温度变化所导致的频率的变动减少的振荡信号。其结果,例如,电子设备190的动作稳定,动作的精度提高,误动作的可能性减少。
[变形例]
图4是变形例所涉及的石英振子1-1的仰视图,相当于图3。
如该图所示,第2凹部K2的图心也可以相对于基板部110a的图心位于与电极焊盘111相反的一侧(+D1侧)。该情况下的图心彼此的D1方向上的分离距离可以被适当地设定。例如,该分离距离可以被设为基板部110a的长边的长度的1/30以上或者1/20以上。此外,上述分离距离可以比外部端子113距第2框部110c的外缘的距离s1短,可以同等,也可以比其长,例如,可以被设为距离s1的1/2以上或者1倍以上。
若这样使第2凹部K2的图心相对于基板部110a的图心位于与电极焊盘111相反的一侧,例如,能够减少电极焊盘111与第2凹部K2的重叠,或者去除重叠。其结果,例如,在电极焊盘111的正下,能够确保绝缘基体110的厚度,减少电极焊盘111的正下方的绝缘基体110的绕曲变形。进一步地,能够减少该绕曲变形所导致的滞后特性的安装前后之差。
[第2实施方式]
图5是第2实施方式所涉及的石英振子201的仰视图,相当于图3。
在石英振子201中,第2凹部K2具有将基板部110a的长边方向设为长边方向的形状。一对连接焊盘115在基板部110a的长边方向排列。感温元件130将基板部110a的长边方向作为长边方向,被安装于一对连接焊盘115。
在这样的结构中,也通过使面积S2小于面积S1,以及/或者通过将基板部110a设为适当的厚度,从而起到减少滞后特性的安装前后之差并且减少滞后特性的效果。此外,在第2凹部K2和基板部110a中长边方向一致的情况下,容易遍及第2框部110c的整周确保第2框部110c的宽度,因此作为绝缘基体110整体容易均等地提高强度。
[第3实施方式]
图6是第3实施方式所涉及的石英振子301的分解立体图。图7是图6的VIII-VII线处的剖视图。
石英振子301例如与第1实施方式的石英振子1同样地,在截面实现H型的封装件。其中,在本实施方式中,第1实施方式的第2框部110c所对应的部件不是与基板部310a一体形成的部件,而是由安装基板部310a的布线基板360构成的。具体如下。
石英振子301具有:不附带感温部件的石英振子302、和安装该石英振子302的布线基板360。石英振子302具有形成有第1凹部K1的容器状的元件搭载部件300。布线基板360具有开口部361。石英振子302被安装于布线基板360以使得通过其下表面来堵塞开口部361。由此,通过石英振子302的下表面和开口部361的内周面来构成第2凹部K2。在另一观点中,通过石英振子302的封装件和布线基板360来实现H型的封装件。在石英振子302的下表面之中在开口部361露出的区域,安装感温元件130。由此,石英振子301被设为附带感温部件的石英振子。
元件搭载部件300的绝缘基体310是从第1实施方式的绝缘基体110去除了第2框部110c的结构。即,绝缘基体310具有基板部310a和第1框部310b。在基板部310a的下表面,设置用于将元件搭载部件300安装于布线基板360的多个(例如四个)安装端子318(图7)。
四个安装端子318例如位于基板部310a的下表面的四角。四个安装端子318之中的两个经由被设置于绝缘基体310的未图示的布线导体而与一对电极焊盘111电连接。四个安装端子318之中的另两个经由被设置于绝缘基体310的未图示的布线导体而与一对连接焊盘115电连接。
布线基板360例如可以被设为与硬性式的印刷布线基板相同的结构。布线基板360具有:绝缘基板362、和被设置于绝缘基板362的各种导体(例如金属)。各种导体例如是用于将石英振子302安装于布线基板360的多个(在本实施方式中四个)安装焊盘363、用于将布线基板360(石英振子301)安装于电路基板180(参照图2)的多个(在本实施方式中为四个)外部端子113、以及将多个安装焊盘363与多个外部端子113连接的未图示的布线导体。另外,虽未特别图示,但布线基板360也可以具有使外部端子113以及安装焊盘363露出并且覆盖绝缘基板362的阻焊剂。
石英振子302的多个安装端子318与布线基板360的多个安装焊盘363被对置配置,通过存在于其间的接合材料365而被接合。由此,四个外部端子113之中的两个与一对电极焊盘111电连接。此外,四个外部端子113之中的另两个与一对连接焊盘115电连接。接合材料365由焊料等构成。
在基板部110a的下表面与布线基板360的上表面之间,构成安装端子318、接合材料365以及安装焊盘363的合计厚度的大小的缝隙。在该缝隙,可以允许从第2凹部K2向石英振子301的侧面外侧或者向其相反方向流过气体,也可以通过填充树脂135,禁止这样的气体的流动。另外,针对树脂135的第2凹部K2以及/或者感温元件130的填充高度如第1实施方式中所述,可以被适当地设定。
布线基板360的绝缘基板362的外缘相对于基板部110a的外缘,可以位于内侧,可以大致一致,也可以位于外侧(图示的例子)。在绝缘基板362的外缘相对于基板部110a的外缘大体一致的情况下,例如,安装端子318、安装焊盘363以及外部端子113的形状以及大小大致相同。此外,例如,在绝缘基板362的外缘位于比基板部110a的外缘更靠外侧的位置的情况下,例如,与上述同样地,安装端子318、安装焊盘363以及外部端子113的形状以及大小可以被设为大体同等,也可以外部端子113的面积比安装焊盘363以及安装端子318大以及/或者位于比安装焊盘363以及安装端子318更靠外侧,也可以外部端子113以及安装焊盘363的面积比安装端子318大以及/或者位于比安装端子318更靠外侧。
石英振子301的仰视图与第1实施方式的图3相同。因此,图3可以通过将第2框部110c的符号等置换为布线基板360的符号等,从而援用为石英振子301的仰视图。此外,外部端子113相对于第2框部110c(基板部110a)的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小的说明也可以援用于本实施方式。
在第1实施方式中,基板部110a的外缘与第2框部110c的外缘大致一致。因此,例如,外部端子113或者第2凹部K2相对于基板部110a的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小、和外部端子113或者第2凹部K2相对于第2框部110c的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小没有区别地进行了说明。
在本实施方式中,第1实施方式中的外部端子113或者第2凹部K2的相对位置以及大小的说明例如可以应用于外部端子113或者第2凹部K2相对于布线基板360的绝缘基板362的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小。例如,距离s1以及面积比S2/S1能以绝缘基板362的外缘为基准来确定。
并且,第1实施方式中的外部端子113或者第2凹部K2的相对位置以及大小的说明也可以被应用于外部端子113或者第2凹部K2相对于基板部310a的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小。例如,面积比S2/S1为0.75以上且0.91以下的条件可以在将绝缘基板362的外缘构成的矩形区域的面积设为S1时成立,并且在将基板部310a的外缘构成的矩形区域的面积设为S1时也成立。此外,例如,距离s1为30μm以上且90μm以下的条件可以对于绝缘基板362的外缘成立,并且对于基板部310a的外缘成立。
另外,在第1实施方式中,在基板部110a的外缘与第2框部110c的外缘不一致的情况下,例如,可以与本实施方式同样地,距离s1以及面积比等的条件可以将第2框部110c的外缘作为基准而被应用。并且,也可以应用于基板部110a。
石英振子302的安装端子318相对于基板部310a的外缘,可以相接也可以分离。在分离的情况下,外部端子113相对于第1实施方式中的基板部110a(第2框部110c)的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小的说明可以援用于安装端子318相对于基板部310a的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小的说明,也可以不援用。安装端子318的俯视形状可以被设为适当的形状,例如,与图3所示的外部端子113同样地,可以设为从具有与基板部310a的四边平行的四边的矩形去除第2凹部K2侧的一部分的形状。
布线基板360的安装焊盘363相对于布线基板360的绝缘基板362的外缘,可以相接,也可以分离。在分离的情况下,第1实施方式中的外部端子113相对于第2框部110c的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小的说明可以援用于安装焊盘363相对于绝缘基板362的外缘或者该外缘所成的区域的相对位置以及大小的说明,也可以不援用。安装焊盘363的俯视形状可以被设为适当的形状,例如,与图3所示的外部端子113同样地,可以设为从具有与绝缘基板362的四边平行的四边的矩形去除第2凹部K2侧的一部分的形状。
如以上那样,在本实施方式中,石英振子1具有:基板(基板部310a)、框体(布线基板360的绝缘基板362)、电极焊盘111、连接焊盘115、多个外部端子113、压电元件(石英元件120)、感温部件(感温元件130)、盖体140。基板部310a是矩形。绝缘基板362包含位于基板部310a的下表面之中的基板部310a的一对短边侧的区域的一对部分(短边部分),在该一对部分之间构成凹部(第2凹部K2)。电极焊盘111位于基板部310a的上表面。连接焊盘115在框状的绝缘基板362内位于基板部310a的下表面。多个外部端子113位于绝缘基板362的下表面。石英元件120被安装于电极焊盘111。感温元件130被安装于连接焊盘115。盖体140对石英元件120进行气密密封。布线基板360的下表面的外缘所成的矩形区域的面积S1与包含全部外部端子113的最小的矩形区域R1的面积S2的比S2/S1是0.75以上且0.91以下,以及/或者基板部310a的上下方向的厚度是80μm以上且150μm以下。
因此,起到与第1实施方式相同的效果。具体而言,例如,由于面积S2比面积S1小,因此从电路基板180经由多个外部端子113而施加于绝缘基板362的力难以作为使绝缘基板362产生翘曲的弯曲应力而发挥作用。由此,经由将布线基板360与基板部310a接合的接合材料365,从布线基板360传至基板部310a的弯曲应力减少。并且,从基板部310a经由导电性粘接剂150传至石英元件120的弯曲应力也减少。此外,例如,由于基板部310a的厚度为80μm以上,因此传至石英元件120的弯曲应力减少。传至石英元件120的弯曲应力减少,其结果,针对电路基板180的由于安装而产生的滞后特性的变化(增加)减少,并且滞后特性本身也减少。此外,例如,由于基板部110a的厚度为150μm以下,因此例如相比于基板部110a比其厚的情况,在被基板部110a隔开的石英元件120以及感温元件130彼此中温度分歧的可能性减少。其结果,温度补偿的精度提高。
此外,在本实施方式中,石英振子301还具有:位于基板部310a的下表面的安装端子318、位于布线基板360的绝缘基板362的上表面的安装焊盘363、将安装端子318与安装焊盘363接合的导电性的接合材料365。
在该情况下,例如,相比于第1实施方式,绝缘基板362的翘曲以及/或者弯曲应力不直接传至基板部310a。结果,例如,相比于基板部310a,由于绝缘基板362更容易翘曲,从而绝缘基板362更容易吸收来自电路基板180的应力。再有,例如填充于基板部310a与绝缘基板362的缝隙的树脂135能够作为缓和应力的缓冲材料发挥功能。虽然也基于石英振子302、布线基板360以及电路基板180的尺寸以及热膨胀系数等,但通过应力分布的方式,能够比第1实施方式更减少基板部310a中产生的弯曲应力。
[实施例]
(面积比S2/S1的影响)
制作尺寸相互不同的实施例所涉及的石英振子并测定其特性。其结果,能够确认通过减小面积比S2/S1能够减少滞后特性。具体如下。
实施例所涉及的石英振子的结构设为第1实施方式。即,框体设为由与基板部110a一体形成的第2框部110c构成。此外,第2凹部K2以及感温元件130的长边方向被设为元件搭载部件100的短边方向。
实施例所涉及的石英振子的主要设计条件如下。
石英片121:AT切割
石英片121的厚度:43μm
基板部110a的长边的长度:1.6mm
基板部110a的短边的长度:1.2mm
基板部110a的厚度:120μm
第2框部110c的厚度:230μm
从第2框部110c的下表面到第1框部110b的上表面的厚度:525μm绝缘基体110的材料:氧化铝陶瓷
面积比S2/S1:在0.729以上且1.000以下的范围内,使其按照每0.02~0.03变化并设定了11种。
图8是用于对针对实施例所涉及的石英振子的评价项目即被标准化的频率差ΔF/F进行说明的概念图。
在该附图中横轴表示温度T(℃)。左侧的纵轴表示将石英振子中的振荡信号的设计频率F(Hz)与实际测定的频率的差dF(Hz)除以设计频率F而得到的被标准化的频率差dF/F。线Ln1表示温度上升时的温度T与频率差dF/F的对应关系的一个例子。线Ln2表示温度下降时的温度T与频率差dF/F的对应关系的一个例子。
如根据该附图理解那样,实际的频率由于温度变化而变化。石英振子例如构成为在规定的基准温度T0下频率差dF/F接近于0。基准温度T0例如在所谓的常温的范围内(例如5℃以上且35℃以下)被设定。线Ln1以及Ln2分别能够通过3次函数来近似。已述的温度补偿电路具有对温度T与频率差dF(或者该dF所对应的电容等的修正量)的对应关系进行确定的式子的系数以及常量或者映射数据。并且,基于感温元件130的检测温度所对应的频率差dF来修正振荡信号的频率。
如根据线Ln1以及Ln2的比较可理解那样,在温度上升时和温度下降时,温度T与频率差dF/F的对应关系不同。该特性是已经叙述的滞后特性。将相同的温度所对应的温度上升时的dF/F与温度下降时的dF/F的差设为频率差AF/F。在图8中,右侧的纵轴表示频率差AF/F。线Ln3表示温度T与频率差ΔF/F的对应关系。频率差ΔF/F相对于温度T而变化。另外,在图8中,ΔF/F比实际更夸张。
线Ln1以及线Ln2例如通过使温度从图示的范围的下限侧向上限侧上升或者使温度从图示的范围的上限侧向下限侧下降,并且对振荡信号的频率进行测定来得到。但是,实际利用的石英振子被暴露于更加复杂的温度变化(温度历史)。因此,不进行分别基于线Ln1以及Ln2来在温度上升时和温度下降时分别规定温度补偿量,而在温度上升时和温度下降时,针对相同的温度的温度补偿量相同。因此,若减小频率差ΔF/F,例如,温度补偿的精度提高。
图9是表示被安装于电路基板180的状态的石英振子的滞后特性的图。在这些附图中,横轴表示温度T(℃)。纵轴表示参照图8来说明的被标准化的频率差ΔF/F(ppb:partsper billion)。附图中的多个线表示面积比S2/S1相互不同的多个实施例中的温度T与频率差ΔF/F的对应关系。在纸面右侧,表示线种类与面积比S2/S1的对应关系。另外,虽未特别图示,但被安装于电路基板180之前的石英振子的ΔF/F大体收敛于0±50(ppb)的范围。
面积比S2/S1=1表示比较例所涉及的石英振子的特性。并且,通过使面积比S2/S1小于1,从而频率差ΔF/F变小。特别地,若将面积比S2/S1设为0.91以下(小数点第3位四舍五入),则遍及图示的温度范围(-30℃~90℃)的整体,承认与比较例的有意的差。此外,面积比S2/S1越小,频率差ΔF/F越小,此外,越接近于0。因此可知,在图示的范围中,此外,仅从减小频率差ΔF/F的观点出发,面积比S2/S1越小越好。
(基板的厚度的影响)
与上述同样地,制作尺寸相互不同的实施例所涉及的石英振子并测定其特性。其结果,能够确认通过加厚基板(基板部110a或者基板部310a)能够减少滞后特性。具体如下。
关于这里的实施例所涉及的石英振子的结构以及设计条件,基本上仅对用于观察上述的面积比S1/S2的影响的与实施例(图9)的条件的不同点进行叙述。未特别提及的事项与图9的实施例相同。基板部110a的厚度在50μm以上且170μm以下的范围内,按照每隔10μm进行设定。面积比S2/S1设为一定的值(0.806)。
图10是表示被安装于电路基板180的状态的石英振子的滞后特性的与图9相同的图。其中,图中的多个线表示基板部110a的厚度相互不同的多个实施例中的温度T与频率差ΔF/F的对应关系。在纸面右侧,表示线种类与基板部110a的厚度t1(μm)的对应关系。此外,在其右侧,附上将基板部110a的厚度t1除以基板部110a的长边的长度L1而得到的值t1/L1。进一步地,在其右侧,附上将基板部110a的厚度t1除以安装基体110的厚度t2(从第2框部110c的下表面到第1框部110b的上表面的厚度)而得到的值t1/t2。另外,虽未特别图示,但被安装于电路基板180之前的石英振子的ΔF/F大体收敛于0±50(ppb)的范围。
如该附图所示,基板部110a的厚度t1越大,频率差ΔF/F越小。特别地,若将基板部110a的厚度t1设为80μm以上(将s1/L1设为0.050以上),则遍及图示的温度范围(-30℃~90℃)的整体,承认与基板110a比其更薄的情况的有意的差。
另外,在以上的实施方式中,石英振子1、1-1、201以及301分别是压电器件的一个例子。基板部110a以及310a分别是基板的一个例子。第2凹部K2是凹部的一个例子。第2框部110c以及布线基板360分别是框体的一个例子。石英元件120是压电元件的一个例子。感温元件130是感温部件的一个例子。
本公开所涉及的技术并不限定于以上的实施方式以及变形例,可以通过各种方式来实施。
上述的实施方式以及变形例可以适当地组合。例如,使图4所示的凹部(第2凹部K2)的图心相对于基板(基板部110a)或者框体(第2框部110c)的外缘所成的区域的图心位于与电极焊盘(111)相反的一侧的结构也可以被应用于第2或者第3实施方式。将图5所示的凹部以及感温部件(感温元件130)的长边方向设为基板或者框体的长边方向的结构也可以被应用于第3实施方式。
压电元件并不限定于振子中利用的振动元件。例如,压电元件也可以是SAW(surface acoustic wave)元件等的弹性波元件,也可以是压电振动型的陀螺仪传感器的振动元件。在另一观点中,压电器件并不限定于振子或者振荡器等的生成振荡信号的器件,也可以是如弹性波器件那样对信号进行滤波的传感器,也可以是如陀螺仪传感器那样对物理量进行检测的传感器。
压电元件中利用的压电体并不限定于石英,在另一观点中,并不限定于单晶。例如,压电体也可以是陶瓷(多晶)、钽酸锂的单晶或者铌酸锂的单晶。
感温部件并不限定于狭义的温度传感器(感温元件、换能器)。例如,感温部件也可以具有对转换了温度的电信号进行处理的功能。作为处理,例如举例放大、调制、滤波以及基于检测温度的运算。换言之,感温部件也可以是包含感温元件的集成电路元件(IC:Integrated Circuit)。
作为上述的感温部件的IC在压电元件是振子中利用的振动元件的情况下,也可以包含向振动元件施加电压并生成振荡信号的振荡电路、基于感温元件检测到的温度来进行振动元件的频率特性的温度补偿的补偿电路。即,压电器件也可以是温度补偿型的振荡器。
在作为上述的感温部件的IC具有振荡电路以及补偿电路的情况下,例如,振动元件与IC被连接,IC与框体的外部端子被连接。换言之,振动元件与外部端子不直接连接。此外,从IC的端子(感温部件的端子)向外部端子输出的电信号例如是振荡信号,不是包含温度的信息的信号。如根据该例子可理解那样,感温部件可以不向连接焊盘输出根据温度而生成的电信号,而在感温部件的内部进行利用。
在实施方式中,在基板(基板部110a)上设置第1框部110b,在其上被平板状的盖体覆盖。其中,也可以不设置第1框部110b,下方被开放的箱状的盖体与基板的上表面接合,将压电元件密封。
在实施方式中,框体(第2框部110c以及布线基板360)被设为沿着基板的整周延伸的环状。其中,框体也可以不是环状。例如,框体也可以被设为具有沿着基板的一对短边延伸的一对部分、不具有沿着基板的一对长边延伸的部分的结果。
外部端子可以被设置为比4个多的数量。例如,也可以5个以上的外部端子沿着封装件的下表面的外缘而排列。针对外部焊盘、连接焊盘等的其他端子或者焊盘也同样地,可以被设置为图示以外的数量。
包含多个外部端子的最小的矩形区域R1也可以与框体的下表面的外缘所成的矩形区域一致。此外,在不一致的情况下,多个外部端子也可以不全部从框体的下表面的外缘分离。此外,也可以不各外部端子的整体从框体的下表面的外缘分离。例如,也可以四角的外部端子分别仅从自己相邻的长边分离,或者仅从自己相邻的短边分离。
Claims (10)
1.一种压电器件,具有:
矩形的基板;
框体,包含位于所述基板的下表面之中的所述基板的一对短边侧的区域的一对部分,在该一对部分之间构成凹部;
电极焊盘,位于所述基板的上表面;
连接焊盘,在所述框体内位于所述基板的下表面;
多个外部端子,位于所述框体的下表面;
压电元件,被安装于所述电极焊盘;
感温部件,被安装于所述连接焊盘;和
盖体,对所述压电元件进行气密密封,
包含全部所述外部端子的最小的矩形区域的面积S2与所述框体的下表面的外缘所成的矩形区域的面积S1之比S2/S1为0.75以上且0.91以下,
所述基板的上下方向的厚度为120μm,
所述基板的上下方向的厚度除以所述框体的上下方向的厚度所得到的值为0.52。
2.一种压电器件,具有:
矩形的基板;
框体,包含位于所述基板的下表面之中的所述基板的一对短边侧的区域的一对部分,在该一对部分之间构成凹部;
电极焊盘,位于所述基板的上表面;
连接焊盘,在所述框体内位于所述基板的下表面;
多个外部端子,位于所述框体的下表面;
压电元件,被安装于所述电极焊盘;
感温部件,被安装于所述连接焊盘;和
盖体,对所述压电元件进行气密密封,
所述基板的上下方向的厚度为120μm以上且150μm以下,
所述基板的上下方向的厚度除以所述基板的长边的长度所得到的值为0.075以上且0.094以下。
3.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
所述基板与所述框体被相互直接接合。
4.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
所述压电器件还具有:
安装端子,位于所述基板的下表面;
安装焊盘,位于所述框体的上表面;和
导电性的接合材料,将所述安装端子与所述安装焊盘接合。
5.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
在俯视透视下,所述电极焊盘的整***于所述凹部的外侧。
6.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
所述凹部以及所述感温部件具有将所述基板的一对长边的对置方向设为长边方向的形状。
7.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
在俯视透视下,所述凹部的图心位于比所述基板的图心更靠与所述电极焊盘相反的一侧的位置。
8.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
所述压电器件还具备与所述感温部件以及所述基板的下表面密接的绝缘性的树脂。
9.根据权利要求1或2所述的压电器件,其中,
所述压电器件还具有:
安装端子,位于所述基板的下表面;
安装焊盘,位于所述框体的上表面;
导电性的接合材料,将所述安装端子与所述安装焊盘接合;和
绝缘性的树脂,与所述感温部件以及所述基板的下表面密接,
所述树脂也位于所述基板的下表面与所述框体的上表面的缝隙。
10.一种电子设备,具有:
权利要求1~9的任意一项所述的压电器件;
基体;和
多个外部焊盘,位于所述基体的表面,与所述多个外部端子接合。
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