JP2013102315A - Piezoelectric device and electronic apparatus - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a piezoelectric device which has good frequency temperature characteristics and excellent short-term stability.SOLUTION: The piezoelectric device includes a piezoelectric vibration element (10), a temperature-sensitive component (30), and a container (20) for housing them, and mounting terminals (22a-22d) are provided at the bottom of the container (20). The piezoelectric device is configured such that the mounting terminal (22b) and the piezoelectric vibration element (10) are electrically connected by first thermally conductive parts (23a, 23d) and a first wiring pattern (26a), and the mounting terminal (22c) and the temperature-sensitive component (30) are electrically connected by a second thermally conductive part (24b) and a second wiring pattern (26b).

Description

本発明は、感温部品と圧電振動素子とを備えた圧電デバイスに関する。両者の温度分布がほぼ同程度になるように構成することにより、マザーボード上に共に搭載されるIC部品と本圧電デバイスとにより、精度のよい温度補償型圧電発振器が構成される。また、この圧電デバイスを用いた圧電モジュール、及び電子機器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric device including a temperature-sensitive component and a piezoelectric vibration element. By configuring the two temperature distributions to be approximately the same, an IC component mounted together on the mother board and the present piezoelectric device constitute a highly accurate temperature compensated piezoelectric oscillator. The present invention also relates to a piezoelectric module using the piezoelectric device and an electronic apparatus.

特許文献1乃至4には、携帯電話等の無線通信機器に用いられる温度補償型圧電発振器が開示されている。特許文献4には、温度補償回路として温度に関する四次成分以上の回路を用いて、電源投入後の周波数ドリフトを小さくした温度補償型圧電発振器が開示されている。これに使用されるIC部品は、温度を感知する温度センサーと、圧電振動素子の温度変化による周波数変動を補償するための温度補償回路と、可変容量素子と、増幅回路等を有しており、圧電振動素子を高精度に温度補償できると開示されている。また、実装端子、素子搭載パッド、IC搭載パッドは、容器(パッケージ)の絶縁基板内部に設けられたビア電極(貫通孔(ビアホール)にビア電極ペーストを充填した導体)、及び絶縁基板の層間に配置された配線パターン等により電気的接続されている。   Patent Documents 1 to 4 disclose temperature compensated piezoelectric oscillators used for wireless communication devices such as mobile phones. Patent Document 4 discloses a temperature-compensated piezoelectric oscillator that uses a circuit having a fourth or higher-order component related to temperature as a temperature compensation circuit to reduce frequency drift after power-on. The IC component used for this has a temperature sensor for sensing temperature, a temperature compensation circuit for compensating for frequency fluctuations due to temperature changes of the piezoelectric vibration element, a variable capacitance element, an amplifier circuit, and the like. It is disclosed that the temperature of the piezoelectric vibration element can be compensated with high accuracy. In addition, the mounting terminals, the element mounting pads, and the IC mounting pads are provided between via electrodes (conductors in which through-holes (via holes) are filled with via electrode paste) provided in the insulating substrate of the container (package) and between the insulating substrates. It is electrically connected by the arranged wiring pattern or the like.

特許文献5には、絶縁容器の隅部に設けたキャスタレーションに金属膜等を焼成し、この導電膜(キャスタレーション電極)を、実装端子と素子搭載パッドとの電気的導通の手段とした例が開示されている。なお、絶縁容器の4つの角部に上下方向に伸長するキャスタレーションは、多数の容器がマトリクス状に形成された積層マザーウェーハから、個別の容器に小割切断する際に用いられる。
容器の内部に形成したビア電極の一方の端部を蓋部材(リッド)に接続し、他方の端部を接地用実装端子に接続することにより、電磁気的なシールド効果が得られる。また、容器の層間に焼成した配線パターンとキャスタレーション電極とを接続することにより、実装端子と配線パターンとを電気的に導通することができる。キャスタレーション電極同志を層間に焼成した配線パターンにより導通した例も開示されている。配線パターン等の電極材料にはタングステン等が用いられる。
Patent Document 5 discloses an example in which a metal film or the like is fired on a castellation provided at a corner of an insulating container, and the conductive film (castellation electrode) is used as a means for electrical conduction between a mounting terminal and an element mounting pad. Is disclosed. Note that the castellation extending vertically in the four corners of the insulating container is used when cutting a plurality of containers into a separate container from a laminated mother wafer formed in a matrix.
An electromagnetic shielding effect can be obtained by connecting one end of a via electrode formed inside the container to a lid member (lid) and connecting the other end to a grounding mounting terminal. Further, by connecting the fired wiring pattern and the castellation electrode between the layers of the container, the mounting terminal and the wiring pattern can be electrically connected. An example is also disclosed in which the castellation electrodes are made conductive by a wiring pattern fired between layers. Tungsten or the like is used for an electrode material such as a wiring pattern.

ところで、上記の温度補償型圧電発振器では、パッケージ内の圧電振動素子の温度と、絶縁容器の外部に設けたIC部品に内蔵する温度センサーが検出する温度との間に僅かに温度差が生じる。両者間に温度差があると、誤差のある温度に基づいて圧電振動子の周波数温度特性を補償することになり、高精度の温度補償ができず、周波数ドリフトが生じるという問題があった。そこで、このような不具合に対処するために、圧電振動素子が搭載されている絶縁基板の温度を精度よく測定する試みがなされてきた。   By the way, in the above temperature compensated piezoelectric oscillator, there is a slight temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element in the package and the temperature detected by the temperature sensor built in the IC component provided outside the insulating container. If there is a temperature difference between the two, the frequency temperature characteristic of the piezoelectric vibrator is compensated based on the temperature having an error, so that there is a problem that high-precision temperature compensation cannot be performed and frequency drift occurs. Therefore, in order to deal with such problems, attempts have been made to accurately measure the temperature of the insulating substrate on which the piezoelectric vibration element is mounted.

特許文献6〜特許文献8には、温度検出精度の向上と、小型化を図るために、容器の上部のキャビティー内に圧電振動素子を収容し、反対側の下部のキャビティー内に発振回路、温度補償回路等を収容した構造の表面実装型圧電発振器が開示されている。特許文献6には、圧電振動素子を接続するパッドの近傍に温度センサーを配置し、圧電振動素子の温度と温度センサーにより検出される温度との温度差を小さくすることにより、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、圧電振動素子搭載用のパッドに接続されたIC部品の端子は、発振回路の増幅器の近傍に配置されているので、増幅器の動作に伴い発熱する。その結果、IC部品に内蔵する温度センサーを圧電振動素子側に近接させてもIC部品の発熱温度を検出する虞があり、周波数ドリフト特性を劣化させるという課題がある。   In Patent Documents 6 to 8, in order to improve the temperature detection accuracy and reduce the size, a piezoelectric vibration element is accommodated in the upper cavity of the container, and an oscillation circuit is disposed in the lower cavity on the opposite side. A surface mount piezoelectric oscillator having a structure containing a temperature compensation circuit and the like is disclosed. In Patent Document 6, a temperature sensor is disposed in the vicinity of a pad to which a piezoelectric vibration element is connected, and the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature sensor is reduced, whereby the frequency temperature characteristics, the frequency It is disclosed that the drift characteristic can be stabilized. However, since the terminal of the IC component connected to the pad for mounting the piezoelectric vibration element is disposed in the vicinity of the amplifier of the oscillation circuit, heat is generated with the operation of the amplifier. As a result, even if a temperature sensor built in the IC component is brought close to the piezoelectric vibration element side, the heat generation temperature of the IC component may be detected, and there is a problem that the frequency drift characteristic is deteriorated.

次に、特許文献7には、容器の上部のキャビティーに圧電振動素子と、発振回路、温度センサーを備えた第1のIC部品と、を収容すると共に、下部のキャビティーに温度補償回路を備えた第2のIC部品を収容することにより、圧電振動素子と、温度センサーとを同じ温度環境下に配置でき、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、IC部品を二分して、温度センサー付きの第1のIC部品を、圧電振動素子と同じキャビティーに収容する構造は、コスト高となって実現性が低く、また発振器全体の小型化に逆行するという課題がある。
また、特許文献8には、容器の上部の凹部に圧電振動素子を片持ち支持状態で収容し、下部の凹部にIC部品を収容し、IC部品の温度センサー端子を上部凹部に設けた枕部材と接続することにより、圧電振動素子の温度と、温度センサーの検出温度との温度差を縮小して、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。
Next, in Patent Document 7, a piezoelectric vibration element, an oscillation circuit, and a first IC component including a temperature sensor are accommodated in an upper cavity of a container, and a temperature compensation circuit is provided in a lower cavity. It is disclosed that by accommodating the second IC component provided, the piezoelectric vibration element and the temperature sensor can be arranged in the same temperature environment, and the frequency temperature characteristic and the frequency drift characteristic can be stabilized. However, the structure in which the IC part is divided into two parts and the first IC part with the temperature sensor is accommodated in the same cavity as the piezoelectric vibration element is high in cost and is not feasible, and the whole oscillator is downsized. There is a problem of going backwards.
Further, Patent Document 8 discloses a pillow member in which a piezoelectric vibration element is housed in a cantilever-supported state in an upper recess of a container, an IC component is housed in a lower recess, and a temperature sensor terminal of the IC component is provided in the upper recess. It is disclosed that the frequency temperature characteristic and the frequency drift characteristic can be stabilized by reducing the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature sensor.

しかし、特許文献6〜特許文献8に開示された何れの構造も、セラミック基板に圧電振動素子を搭載する構成であるため、導電性接着剤を介して圧電振動素子と接続されたセラミック基板の温度を測定すれば、圧電振動素子の温度を正確に検出できると推測されている。しかし、実際には周波数ドリフト特性を改善する効果は、十分ではなかった。このように、圧電振動素子と離れて温度センサーを内蔵するIC部品を配置した従来の表面実装型圧電発振器では、圧電振動素子の温度を正確に検出することはできず、安定した周波数温度特性が得られない。また起動時の周波数ドリフト特性の改善も不十分であるという問題があった。   However, since any of the structures disclosed in Patent Documents 6 to 8 has a structure in which the piezoelectric vibration element is mounted on the ceramic substrate, the temperature of the ceramic substrate connected to the piezoelectric vibration element via the conductive adhesive is not limited. Is measured, it is estimated that the temperature of the piezoelectric vibration element can be accurately detected. However, in practice, the effect of improving the frequency drift characteristic has not been sufficient. As described above, in the conventional surface mount piezoelectric oscillator in which the IC component including the temperature sensor is arranged apart from the piezoelectric vibration element, the temperature of the piezoelectric vibration element cannot be accurately detected, and a stable frequency temperature characteristic is obtained. I can't get it. Further, there has been a problem that the frequency drift characteristic at the time of start-up is insufficient.

特許文献9には、圧電振動子の容器の主面に、ICチップを接着した表面実装型圧電発振器が開示されている。ICチップは温度センサーを内蔵し、圧電振動素子は容器内に収容されている。圧電振動素子は温度変化によってその周波数が変動し、温度センサーは温度変化によって出力信号が変化する。ICチップに内蔵される発振回路と、圧電振動素子とによって圧電発振器が構成され、ICチップに内蔵される温度補償回路で圧電発振器の周波数が補償される。つまり、温度補償発振回路は、温度センサーからの出力信号に基づいて温度補償用の電圧信号を出力し、それを可変容量素子に印加することにより可変容量素子の容量を変化させて、周波数を補償する。即ち、温度の変化により圧電振動素子の振動周波数が変動するが、温度センサーの出力信号により温度補償発振回路が動作し、周波数の変化分を補償する。ICチップを圧電振動子の容器に固定することで、両者の位置を近接させ、温度差を縮小できると記述されている。温度センサーはICチップの表層部に形成されている。この構成を用いることにより周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。   Patent Document 9 discloses a surface-mount piezoelectric oscillator in which an IC chip is bonded to the main surface of a container of a piezoelectric vibrator. The IC chip incorporates a temperature sensor, and the piezoelectric vibration element is accommodated in the container. The frequency of the piezoelectric vibration element varies with a temperature change, and the output signal of the temperature sensor changes with a temperature change. A piezoelectric oscillator is constituted by the oscillation circuit built in the IC chip and the piezoelectric vibration element, and the frequency of the piezoelectric oscillator is compensated by the temperature compensation circuit built in the IC chip. In other words, the temperature compensated oscillation circuit outputs a voltage signal for temperature compensation based on the output signal from the temperature sensor, and changes the capacitance of the variable capacitance element by applying it to the variable capacitance element to compensate the frequency. To do. That is, although the vibration frequency of the piezoelectric vibration element fluctuates due to the change in temperature, the temperature compensation oscillation circuit operates by the output signal of the temperature sensor to compensate for the change in frequency. It is described that the temperature difference can be reduced by fixing the IC chip to the container of the piezoelectric vibrator to bring the positions of the two close together. The temperature sensor is formed on the surface layer of the IC chip. It is disclosed that frequency temperature characteristics and frequency drift characteristics can be stabilized by using this configuration.

最近、携帯電話の主回路基板に関し、集積化、チップセット化等の技術革新が進み、部品の小型・低背化、少数化の傾向は目覚ましい。即ち、前述の特許文献1乃至9に記載されているような温度補償型圧電発振器は必ずしも必要とされず、主回路基板(マザーボード)上に搭載されるIC部品に温度補償回路を付加する傾向があり、基準周波数源には圧電振動子を用い、この圧電振動子と前記のようなIC部品(チップセット)と組合せることにより、圧電振動子の温度補償を実現するという試みがなされている。   Recently, with respect to the main circuit boards of mobile phones, technological innovations such as integration and chipset advance have progressed, and the trend of miniaturization, low profile, and fewer parts is remarkable. That is, the temperature-compensated piezoelectric oscillator described in Patent Documents 1 to 9 is not necessarily required, and there is a tendency to add a temperature compensation circuit to an IC component mounted on the main circuit board (motherboard). There is an attempt to realize temperature compensation of a piezoelectric vibrator by using a piezoelectric vibrator as a reference frequency source and combining this piezoelectric vibrator with the above IC component (chip set).

しかし、主回路基板に搭載された圧電振動子の温度と、温度センサーの検出温度との間に温度差があることが問題になっている。これは回路基板上に圧電振動子、温度センサー、及び熱源を配置し、回路基板上の温度分布をシミュレーションにより求めることにより明らかとなった。圧電振動子と温度センサーとの僅かの温度差は、携帯電話に搭載されているGPSの位置測定精度に影響する。GPSは基準周波数の短期安定度が極めて重要な要素となるからである。   However, there is a problem that there is a temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibrator mounted on the main circuit board and the temperature detected by the temperature sensor. This has been clarified by arranging a piezoelectric vibrator, a temperature sensor, and a heat source on the circuit board and obtaining a temperature distribution on the circuit board by simulation. A slight temperature difference between the piezoelectric vibrator and the temperature sensor affects the position measurement accuracy of the GPS mounted on the mobile phone. This is because the short-term stability of the reference frequency is an extremely important factor for GPS.

特許文献10には、底板及び枠壁からなる凹部を有する矩形状の容器と、容器に収容された水晶振動素子と、容器の開口部に接合された金属カバーと、水晶振動素子の温度検出用で容器の長手方向の一端側に付着させたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。サーミスタの長手方向が、容器の高さ方向に直交して容器の外側面に固着した構成とした温度センサー付き水晶振動子である。   In Patent Document 10, a rectangular container having a recess made of a bottom plate and a frame wall, a crystal resonator element housed in the container, a metal cover joined to an opening of the container, and a temperature detector for the crystal resonator element And a thermistor attached to one end side in the longitudinal direction of the container. This is a crystal resonator with a temperature sensor in which the longitudinal direction of the thermistor is fixed to the outer surface of the container perpendicular to the height direction of the container.

特許文献11には、底板層と枠壁層と有した凹状積層セラミックからなる容器と、容器内に収容され一端部両側が固着された水晶振動素子と、水晶振動素子と共に容器内に収容されたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。水晶振動素子の主面は底板層の最上位層と対面し、サーミスタは底板層に設けられた凹所内に配置された構成の温度センサー付き水晶振動子である。   In Patent Document 11, a container made of a concave laminated ceramic having a bottom plate layer and a frame wall layer, a crystal resonator element housed in the container and fixed at both ends at one end, and a container together with the crystal resonator element were housed in the container. A surface-mounted crystal resonator including a thermistor is disclosed. The main surface of the crystal resonator element faces the uppermost layer of the bottom plate layer, and the thermistor is a crystal resonator with a temperature sensor configured to be disposed in a recess provided in the bottom plate layer.

しかしながら、特許文献10に開示の構造では、サーミスタが圧電振動子の容器に接続されているものの、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から容器内の圧電振動素子が呈している温度とサーミスタが検出する温度との間に温度差が生じるという問題がある。更に、容器の外側に突出してサーミスタが固定されているため、ハンドリング時や他の部品との接触により破損や、脱落の虞があるという問題がある。   However, in the structure disclosed in Patent Document 10, although the thermistor is connected to the container of the piezoelectric vibrator, since the container is an insulating ceramic, the piezoelectric vibration element in the container exhibits from the viewpoint of thermal conductivity. There is a problem that a temperature difference occurs between the temperature detected by the thermistor and the temperature detected by the thermistor. Further, since the thermistor is fixed so as to protrude to the outside of the container, there is a problem that it may be broken or dropped due to handling or contact with other parts.

また、特許文献11に開示の構造では、サーミスタが圧電振動子の容器の内部に搭載されており、圧電振動素子が呈している温度を検出できることが期待できる。しかし、容器に収容された圧電振動素子に何らかの特性不良が発生したとき、同じ容器内に搭載されているサーミスタも廃棄させざるを得ず、その分コスト高となるという問題があった。   Further, in the structure disclosed in Patent Document 11, it can be expected that the thermistor is mounted inside the container of the piezoelectric vibrator and the temperature exhibited by the piezoelectric vibration element can be detected. However, when some characteristic failure occurs in the piezoelectric vibration element accommodated in the container, the thermistor mounted in the same container must be discarded, and there is a problem that the cost increases accordingly.

特許文献12、特許文献13には、容器の断面がH型である所謂、H型パッケージを用いて、第1の収納部(上部)に圧電振動素子を搭載し、第1の収納部と反対側の第2の収納部(下部)に、チップコンデンサー、容量素子、可変容量素子、リアクタンス素子、等のチップ状の電子部品を搭載した圧電デバイスが開示されている。この圧電デバイスは、容器に搭載された圧電振動素子と、並列接続された2つの容量素子と、を直列に接続し、回路基板上に実装され増幅回路等と接続することによりコルピッツ発振回路が実現される。   In Patent Document 12 and Patent Document 13, a so-called H-type package having a H-shaped cross section is used to mount a piezoelectric vibration element on the first storage portion (upper part), opposite to the first storage portion. A piezoelectric device is disclosed in which chip-shaped electronic components such as a chip capacitor, a capacitive element, a variable capacitive element, and a reactance element are mounted in the second storage section (lower part) on the side. In this piezoelectric device, a Colpitts oscillation circuit is realized by connecting a piezoelectric vibration element mounted on a container and two capacitive elements connected in parallel to each other in series and mounting on a circuit board with an amplification circuit or the like. Is done.

特開2005−217782公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-217784 特開2005−244925公報JP 2005-244925 A 特開2009−089437公報JP 2009-089437 A 特開2010−206443公報JP 2010-206443 A 特開2006−054314公報JP 2006-054314 A 特開2006−191517公報JP 2006-191517 A 特開2008−263564公報JP 2008-263564 A 特開2010−035078公報JP 2010-035078 A 特開2009−105199公報JP 2009-105199 A 特開2010−118979公報JP 2010-118979 A 特開2008−205938公報JP 2008-205938 A 特開平10−322129号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-322129 特開平11−145768号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-145768

本願発明者らは、特許文献12や特許文献13の技術を活用し、所謂H型パッケージ(容器)を用いて、第1の収納部(上部)に圧電振動素子を搭載し、第1の収納部と反対側の第2の収納部(下部)に、温度センサーとして、サーミスタ等の感温部品を搭載する圧電デバイスの構造を検討した。
しかしながら、特許文献10の問題と同様に、圧電デバイスの圧電振動素子を収容する第1の収納部は、その底部(セラミック製)を介して反対側の第2の収納部に感温部品(サーミスタ)を搭載する構造をしており、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から、第1の収納部内の圧電振動素子の温度と、第2の収納部内の感温部品が検知する温度との間に温度差が生じるという問題があった。つまり、開示された構造では、本願発明者の検証した結果からは、携帯電話に搭載されるGPS用の規格を満たすには不十分であり、更なる改善が必要とされることが明らかとなった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子の第1の収容部の外に感温部品(温度センサー)を配置した構成の圧電デバイスであっても、圧電振動素子の温度を高精度に検出することを可能とし、主回路基板(マザーボード)上に搭載され補償回路と組合せることにより、高安定、高精度の周波数温度特性の発振器を可能とする、表面実装型の圧電デバイスを提供することを目的としている。
The inventors of the present application make use of the technology of Patent Document 12 and Patent Document 13 to mount a piezoelectric vibration element in the first storage portion (upper part) using a so-called H-type package (container), and perform the first storage. The structure of a piezoelectric device in which a temperature sensitive component such as a thermistor is mounted as a temperature sensor in the second storage part (lower part) on the opposite side of the part was examined.
However, similarly to the problem of Patent Document 10, the first storage portion that stores the piezoelectric vibration element of the piezoelectric device is connected to the second storage portion on the opposite side via the bottom portion (made of ceramic). ) And the container is an insulating ceramic. From the viewpoint of thermal conductivity, the temperature of the piezoelectric vibration element in the first storage portion and the temperature sensitive component in the second storage portion are There was a problem that a temperature difference occurred between the temperature to be detected. That is, in the disclosed structure, the result of verification by the inventors of the present application is insufficient to satisfy the GPS standard mounted on the mobile phone, and it is clear that further improvement is required. It was.
The present invention has been made in view of the above, and even in a piezoelectric device having a structure in which a temperature-sensitive component (temperature sensor) is disposed outside the first housing portion of the piezoelectric vibration element, the temperature of the piezoelectric vibration element is controlled. A surface-mount type piezoelectric device that enables high-precision detection and enables a highly stable and highly accurate frequency-temperature oscillator by combining with a compensation circuit mounted on the main circuit board (motherboard). The purpose is to provide.

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本発明に係る圧電デバイスは、圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子を収容する第1の収容部を有し、前記感温部品を収容する第2の収容部を有した容器と、を備えた圧電デバイスであって、前記容器は、前記第2の収容部を構成する貫通孔を有し且つ底部に複数の実装端子を備えた第1の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板の前記底部とは反対側の表部に対して裏面を積層固定され、前記裏面とは反対側の表面に前記圧電振動素子搭載用の第1の電極パッドが設けられ、前記裏面に前記実装端子と前記第1の電極パッドとを導通させる第1の配線パターン、前記実装端子と前記感温部品とを導通させる第2の配線パターン、及び前記感温部品搭載用の第2の電極パッドが設けられた第2の絶縁基板と、前記第2の絶縁基板の前記表面に積層固定され、前記第1の収容部を構成する第3の基板と、を備え、少なくとも1つの前記実装端子と前記第1の電極パッドとは、第1の熱伝導部及び前記第1の配線パターンにより電気的に接続され、他の少なくとも1つの前記実装端子と前記第2の電極パッドとは、第2の熱伝導部及び前記第2の配線パターンにより電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 1 A piezoelectric device according to the present invention includes a piezoelectric vibration element, a temperature-sensitive component that detects temperature, and a first housing portion that houses the piezoelectric vibration element, and houses the temperature-sensitive component. A piezoelectric device including a container having a second housing portion, the container having a through-hole constituting the second housing portion and having a plurality of mounting terminals at the bottom. And a first electrode for mounting the piezoelectric vibration element on a surface opposite to the back surface, the back surface of the first insulating substrate being opposite to the bottom portion of the first insulating substrate. A pad is provided, and a first wiring pattern for conducting the mounting terminal and the first electrode pad on the back surface, a second wiring pattern for conducting the mounting terminal and the temperature sensitive component, and the temperature sensing A second insulating substrate provided with a second electrode pad for mounting components; A third substrate that is laminated and fixed to the surface of the second insulating substrate and constitutes the first housing portion, wherein at least one of the mounting terminals and the first electrode pad is a first substrate. The at least one other mounting terminal and the second electrode pad are electrically connected to each other by the second heat conduction part and the second wiring pattern. A piezoelectric device characterized by being electrically connected.

上記のように圧電デバイスを構成することにより、圧電振動素子の温度と、感温部品の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性(短期安定度)特性を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。   By configuring the piezoelectric device as described above, it is possible to reduce the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature-sensitive component, and a good frequency-temperature characteristic can be obtained when connected to an external circuit. In addition, there is an effect that a temperature compensated piezoelectric oscillator having excellent frequency drift characteristics (short-term stability) characteristics can be realized.

[適用例2]また圧電デバイスは、圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子を収容する第1の収容部を有し、前記感温部品を収容する第2の収容部を有した容器と、を備えた圧電デバイスであって、前記容器は、前記第2の収容部を構成形成する貫通孔を有し且つ底部に複数の実装端子を備えた第1の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板の前記底部とは反対側の表部に対して裏面を積層固定され、前記裏面とは反対側の表面に前記圧電振動素子搭載用の第1の電極パッドが設けられ、前記裏面に前記実装端子と前記第1の電極パッドとを導通させる第1の配線パターン、前記実装端子と前記感温部品とを導通させる第2の配線パターン、及び前記感温部品搭載用の第2の電極パッドが設けら形成された第2の絶縁基板と、前記第2の絶縁基板の前記表面に積層固定され、前記第1の収容部を構成する第3の基板と、を備え、少なくとも1つの前記実装端子と前記第1の電極パッドとは、第1の熱伝導部により電気的に接続され、他の少なくとも1つの前記実装端子と前記第2の電極パッドとは、第2の熱伝導部及び前記第2の配線パターンにより電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 2 In addition, the piezoelectric device includes a piezoelectric vibration element, a temperature-sensitive component that detects temperature, and a first housing portion that houses the piezoelectric vibration element, and a second housing that houses the temperature-sensitive component. And a container having a housing portion, wherein the container has a through hole that forms the second housing portion and has a plurality of mounting terminals at the bottom. A back surface is laminated and fixed to a substrate and a front portion opposite to the bottom portion of the first insulating substrate, and a first electrode pad for mounting the piezoelectric vibration element is provided on a surface opposite to the back surface. A first wiring pattern provided on the back surface for conducting the mounting terminal and the first electrode pad; a second wiring pattern for conducting the mounting terminal and the temperature-sensitive component; and mounting the temperature-sensitive component. A second insulating substrate formed with a second electrode pad for use; A third substrate that is laminated and fixed to the surface of the second insulating substrate and constitutes the first housing portion, wherein at least one of the mounting terminals and the first electrode pad is a first substrate. The at least one other mounting terminal and the second electrode pad are electrically connected by the second heat conducting portion and the second wiring pattern. This is a piezoelectric device.

上記のように圧電デバイスを構成することにより、極めて短時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて、優れた周波数ドリフト特性(短期安定度)特性を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、GPS等の性能を改善できるという効果がある。   By configuring the piezoelectric device as described above, it becomes possible to reduce the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature-sensitive component in an extremely short time, and it is connected to an external circuit and is excellent. In addition, since the temperature compensated piezoelectric oscillator having the frequency drift characteristic (short-term stability) characteristic can be realized, there is an effect that the performance of GPS or the like can be improved.

[適用例3]また圧電デバイスは、前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方の少なくとも一部は、前記第1基板の内部に貫通配置されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 3 In addition, the piezoelectric device is characterized in that at least a part of at least one of the first and second heat conducting portions is disposed through the first substrate. It is.

上記のように構成することにより、第1、第2の熱伝導部を経由するため、実装端子から伝わる熱の流れ(熱伝導)の速度は、速く、極めて短時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。   By configuring as described above, the flow of heat (heat conduction) transmitted from the mounting terminal is fast because it passes through the first and second heat conducting portions, and the temperature of the piezoelectric vibration element can be increased in a very short time. There is an effect that the temperature difference from the temperature detected by the temperature sensitive component can be reduced.

[適用例4]また圧電デバイスは、前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方の少なくとも一部は、前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 4 In the piezoelectric device, at least a part of at least one of the first and second heat conducting units is disposed in a castellation provided on an outer surface of the container. The piezoelectric device is characterized.

上記のように構成することにより、第1、第2の熱伝導部少なくとも何れか一方をキャスタレーション内に設けることにより、実装端子から伝わる熱の流れ(熱伝導)の速度は速く、極めて短時間で圧電振動素子の検出する温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。   By configuring as described above, by providing at least one of the first and second heat conducting portions in the castellation, the speed of the heat flow (heat conduction) transmitted from the mounting terminal is fast and extremely short. Thus, the temperature difference between the temperature detected by the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature-sensitive component can be reduced.

[適用例5]また圧電デバイスは、前記第1、第2の熱伝導部のうちの一方の少なくとも一部は、前記第1の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 5 In the piezoelectric device, at least a part of one of the first and second heat conducting portions is disposed to penetrate inside the first insulating substrate, and at least a part of the other is the above-described one. The piezoelectric device is arranged in a castellation provided on an outer surface of the container.

上記のように構成することにより、実装端子から伝わる熱の流れ(熱伝導)は、基板内に設けた熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極と、を経由するため熱伝導の速度が速く、極めて小さい時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。   By configuring as described above, the heat flow (heat conduction) transmitted from the mounting terminal passes through the heat conduction portion provided in the substrate and the castellation electrode provided on the side surface of the container. The speed is high, and there is an effect that the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature sensitive component can be reduced in a very short time.

[適用例6]また圧電デバイスは、前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方が、前記第1の絶縁基板の内部に貫通配置された熱伝導部と、前記絶縁容器外側面に設けられたキャスタレーション内に配置された熱伝導部と、が連結していることを特徴とする圧電デバイスである。   [Application Example 6] In the piezoelectric device, at least one of the first and second heat conduction portions includes a heat conduction portion in which the first insulation substrate penetrates, and an outer surface of the insulating container. The piezoelectric device is characterized in that it is connected to a heat conducting portion arranged in a castellation provided in the.

上記のように構成することにより、実装端子から伝わる熱の流れ(熱伝導)は、基板内に設けた熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極と、を経由するため熱伝導の速度が速く、極めて小さい時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。   By configuring as described above, the heat flow (heat conduction) transmitted from the mounting terminal passes through the heat conduction portion provided in the substrate and the castellation electrode provided on the side surface of the container. The speed is high, and there is an effect that the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature sensitive component can be reduced in a very short time.

[適用例7]また圧電デバイスは、前記第1の収容部を気密封止する蓋部材を備え、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第3の熱伝導部により前記感温部品と接続する実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 7 In addition, the piezoelectric device includes a lid member that hermetically seals the first housing portion, and the lid member is connected to the temperature-sensitive component by a third heat conduction portion that penetrates the inside of the container. The piezoelectric device is electrically connected to a mounting terminal to be connected.

上記のように構成することにより、実装端子と蓋部材との熱伝導の速度は速くなり、実装端子と接続する感温部品の温度と、蓋部材に近接して配置された圧電振動素子の温度と、の温度差を極めて短時間で縮小できるという効果がある。   By configuring as described above, the speed of heat conduction between the mounting terminal and the lid member is increased, the temperature of the temperature-sensitive component connected to the mounting terminal, and the temperature of the piezoelectric vibration element disposed in the vicinity of the lid member. The temperature difference can be reduced in a very short time.

[適用例8]また圧電デバイスは、前記圧電振動素子は、前記圧電振動素子の圧電基板が、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を中心として、前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ所定の角度だけ傾けた軸をZ’軸とし、前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をY’軸とし、前記X軸と前記Z’軸に平行な面で構成され、前記Y’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、前記X軸に平行な辺を長辺とし、前記Z’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたATカット水晶振動素子であることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 8 In the piezoelectric device, the piezoelectric vibrating element includes an X axis as an electric axis that is a crystal axis of crystal, a Y axis as a mechanical axis, and an optical axis. Z-axis is an axis obtained by tilting the Z-axis by a predetermined angle with respect to the -Y direction of the Y-axis, with the X-axis of the Cartesian coordinate system consisting of the Z-axis and the Y-axis being the Z-axis A crystal substrate having an axis inclined by the predetermined angle in the + Z direction as a Y ′ axis, a plane parallel to the X axis and the Z ′ axis, and having a thickness parallel to the Y ′ axis. The piezoelectric device is an AT-cut quartz crystal resonator element using a quartz substrate having a side parallel to the X axis as a long side and a side parallel to the Z ′ axis as a short side.

上記のように、圧電基板にATカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイスの周波数温度特性は優れた3次特性となり、今までに蓄積された温度補償技術が有効に活用できるという効果がある。また、ATカット水晶基板のエッチング手法も長い間の経験に裏打ちされているので、高周波で小型の圧電基板が量産できるという利点がある。   As described above, by using an AT-cut quartz substrate as the piezoelectric substrate, the frequency temperature characteristic of the piezoelectric device becomes an excellent third-order characteristic, and there is an effect that the temperature compensation technology accumulated so far can be effectively used. Moreover, since the AT-cut quartz substrate etching method has been backed by long experience, there is an advantage that a small piezoelectric substrate can be mass-produced at a high frequency.

[適用例9]また圧電デバイスは、前記圧電振動素子が、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 9 In the piezoelectric device, the piezoelectric vibration element is a tuning fork type crystal vibration element.

上記のように、圧電振動素子に音叉型水晶振動素子を用いることにより、高周波を分周することなく低周波が得られるという利点がある。   As described above, the use of a tuning fork type quartz vibrating element as the piezoelectric vibrating element has an advantage that a low frequency can be obtained without dividing a high frequency.

[適用例10]また圧電デバイスは、前記圧電振動素子が、ATカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記第1の収容部に併置されていることを特徴とする圧電デバイスである。   Application Example 10 Further, the piezoelectric device is a piezoelectric device in which the piezoelectric vibration element includes an AT-cut crystal vibration element and a tuning fork type crystal vibration element arranged in the first housing portion.

上記のように構成すると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の2つの圧電発振器が温度補償され、高安定で短期安定度の優れた基準周波数が得られるという効果がある。   When configured as described above, by using an external circuit, two piezoelectric oscillators of high frequency and low frequency are temperature-compensated, and there is an effect that a reference frequency having high stability and excellent short-term stability can be obtained.

[適用例11]本発明に係る電子機器は、上記の圧電デバイスを備えたことを特徴とする電子機器である。   Application Example 11 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus including the piezoelectric device described above.

上記の圧電デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。   When an electronic apparatus is manufactured using the above-described piezoelectric device, a reference frequency source having high stability and excellent short-term stability can be easily configured.

本発明に係る圧電デバイス1の構成を示す概略図であり、(a)は蓋部材を除いた平面図であり、(b)は断面図であり、(c)は底面図。It is the schematic which shows the structure of the piezoelectric device 1 which concerns on this invention, (a) is a top view except the cover member, (b) is sectional drawing, (c) is a bottom view. 第2の絶縁基板の、(a)は平面図(表面)であり、(b)は裏面図であり、(c)は第1の絶縁基板の裏面図。(A) of a 2nd insulated substrate is a top view (front surface), (b) is a back view, (c) is a back view of a 1st insulated substrate. 他の実施形態に係る第2の絶縁基板の、(a)は平面図(表面)であり、(b)は裏面図であり、(c)は他の第1の絶縁基板の裏面図。(A) of the 2nd insulated substrate which concerns on other embodiment is a top view (front surface), (b) is a back view, (c) is a back view of another 1st insulated substrate. 他の実施形態に係る第2の絶縁基板の、(a)は平面図(表面)であり、(b)は裏面図であり、(c)は他の第1の絶縁基板の裏面図。(A) of the 2nd insulated substrate which concerns on other embodiment is a top view (front surface), (b) is a back view, (c) is a back view of another 1st insulated substrate. 座標軸と切断角度を説明する図。The figure explaining a coordinate axis and a cutting angle. (a)は圧電振動素子の平面図であり、(b)は断面図。(A) is a top view of a piezoelectric vibration element, (b) is sectional drawing. (a)は圧電デバイス1の熱の伝導を説明する断面図であり、(b)は部材の熱伝導率を説明する表。(A) is sectional drawing explaining the heat conduction of the piezoelectric device 1, (b) is a table | surface explaining the heat conductivity of a member. 圧電デバイス2の熱の伝導を説明する断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating heat conduction of the piezoelectric device 2. (a)は圧電デバイス3の構成を示す断面図であり、(b)は第2の絶縁基板の裏面図であり、(c)は第1の絶縁基板の裏面図。(A) is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric device 3, (b) is a back view of a 2nd insulated substrate, (c) is a back view of a 1st insulated substrate. (a)は圧電デバイス4の構成を示す断面図であり、(b)は第2の絶縁基板の裏面図であり、(c)は第1の絶縁基板の裏面図。(A) is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric device 4, (b) is a back view of a 2nd insulated substrate, (c) is a back view of a 1st insulated substrate. (a)は圧電デバイス5の構成を示す断面図であり、(b)は第2の絶縁基板の平面(表面)図であり、(c)は第2の絶縁基板の断面図。(A) is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric device 5, (b) is a top (surface) figure of a 2nd insulated substrate, (c) is sectional drawing of a 2nd insulated substrate. デジタル携帯電話の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a digital mobile telephone. 圧電デバイス6の構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a piezoelectric device 6. (a)は音叉型圧電振動素子の平面図であり、(b)は断面図。(A) is a top view of a tuning fork type piezoelectric vibration element, (b) is sectional drawing. 圧電デバイス7の構成を示す概略図であり、(a)は蓋部材を除いた平面図であり、(b)は断面図であり、(c)は底面図。It is the schematic which shows the structure of the piezoelectric device 7, (a) is a top view except the cover member, (b) is sectional drawing, (c) is a bottom view. 圧電デバイスにおける圧電振動素子及び感温部品の夫々の配線パターンの長さを説明する図The figure explaining the length of each wiring pattern of the piezoelectric vibration element and temperature-sensitive component in a piezoelectric device

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る圧電デバイス1の構成を示す概略図である。図1(a)は蓋部材を省略した平面図であり、同図(b)は(a)のQ−Q断面図であり、同図(c)は底面図である。圧電デバイス1は、図1(b)に示すように、外部の発振回路及び補償回路(主回路基板上に搭載された発振回路部品及び補償回路部品)と接続されて、所望の周波数を出力する圧電振動素子10と、圧電振動素子10の温度を検出する感温部品30と、圧電振動素子10を収容する第1の収容部27を表部(図1(b)では上部)に有すると共に、感温部品30を収容する第2の収容部21を第1の収容部と反対側の底部(下部)に有した容器(パッケージ)20と、第1の収容部27を封止する蓋部材38と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a piezoelectric device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view in which the lid member is omitted, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line QQ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a bottom view. As shown in FIG. 1B, the piezoelectric device 1 is connected to an external oscillation circuit and compensation circuit (oscillation circuit component and compensation circuit component mounted on the main circuit board) and outputs a desired frequency. The piezoelectric vibration element 10, the temperature sensitive component 30 that detects the temperature of the piezoelectric vibration element 10, and the first housing portion 27 that houses the piezoelectric vibration element 10 are included in the front portion (upper portion in FIG. 1B), and A container (package) 20 having a second housing part 21 for housing the temperature-sensitive component 30 on the bottom (lower part) opposite to the first housing part, and a lid member 38 for sealing the first housing part 27. And.

容器20の一例は、図1(b)に示すように、中央部に貫通孔21を有する矩形状の第1の絶縁基板20aと、矩形平板状の第2の絶縁基板20bと、中央に大きな貫通孔を有する額縁平板状の第3の基板20cと、を積層して形成されている。第2の絶縁基板20bの表面と、第3の基板20cの貫通孔とで、圧電振動素子10を収容する第1の収容部(キャビティー)27を形成する。更に、第1の絶縁基板20aの貫通孔21と、第2の絶縁基板20bの裏面とで、感温部品30を収容する第2の収容部21を形成する。なお、第1の絶縁基板20a、第2の絶縁基板20b、及び第3の基板20cの角隅部の側壁には、キャスタレーションC1、C2、C3、C4が形成されている。   As shown in FIG. 1B, an example of the container 20 includes a rectangular first insulating substrate 20a having a through hole 21 in the center, a rectangular flat plate-like second insulating substrate 20b, and a large central plate. It is formed by laminating a frame-shaped plate-like third substrate 20c having a through hole. A first accommodating portion (cavity) 27 that accommodates the piezoelectric vibration element 10 is formed by the surface of the second insulating substrate 20b and the through hole of the third substrate 20c. Further, the second housing portion 21 that houses the temperature-sensitive component 30 is formed by the through hole 21 of the first insulating substrate 20a and the back surface of the second insulating substrate 20b. Note that castellations C1, C2, C3, and C4 are formed on the sidewalls of the corners of the first insulating substrate 20a, the second insulating substrate 20b, and the third substrate 20c.

図2は、図1(b)に示す容器20に用いる第1の絶縁基板20aと、第2の絶縁基板20bの構成を示す図である。図2(a)、(b)は、夫々第2の絶縁基板20bの表面と裏面の構成を示す平面図と裏面図である。第2の絶縁基板20bの表面には、図2(a)に示すように、長手方向と直交して端部寄りに、圧電振動素子10を搭載する一対の第1の電極パッド28a、28bが直線上に形成されている。また、裏面には、図2(b)に示すように、実装端子22b、22dと第1の電極パッド28b、28aとを夫々導通接続するための第1の配線パターン26a、26aが形成されている。更に、実装端子22a、22cと、第2の電極パッド29a、29bとを夫々導通接続するための第2の配線パターン26b、26bが形成されている。
図2(c)は、第1の絶縁基板20aの底部の構成を示す裏面図であり、矩形状の第1の絶縁基板20aの中央部には貫通孔21が設けられ、底部の4つの隅部に実装端子22a、22b、22c、22dが形成されている。なお、第1の絶縁基板20aの表部には、配線パターン等は形成されていない。また、第3の基板20cは、中央部を中空とした環状体であり、環状囲繞部の上部周縁にシールリングが焼成された絶縁基板である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the first insulating substrate 20a and the second insulating substrate 20b used in the container 20 illustrated in FIG. FIGS. 2A and 2B are a plan view and a back view, respectively, showing the configuration of the front and back surfaces of the second insulating substrate 20b. On the surface of the second insulating substrate 20b, as shown in FIG. 2A, a pair of first electrode pads 28a and 28b on which the piezoelectric vibration element 10 is mounted are arranged orthogonal to the longitudinal direction and closer to the end portion. It is formed on a straight line. Further, as shown in FIG. 2B, first wiring patterns 26a and 26a for electrically connecting the mounting terminals 22b and 22d and the first electrode pads 28b and 28a are formed on the rear surface. Yes. Further, second wiring patterns 26b and 26b are formed for electrically connecting the mounting terminals 22a and 22c and the second electrode pads 29a and 29b, respectively.
FIG. 2C is a back view showing the configuration of the bottom of the first insulating substrate 20a. A through hole 21 is provided in the center of the rectangular first insulating substrate 20a, and four corners of the bottom are formed. Mounting terminals 22a, 22b, 22c, and 22d are formed in the portion. Note that a wiring pattern or the like is not formed on the front portion of the first insulating substrate 20a. Further, the third substrate 20c is an annular body having a hollow central portion, and is an insulating substrate in which a seal ring is baked on the upper peripheral edge of the annular surrounding portion.

第1及び第2の絶縁基板20a、20bの絶縁体内部には、ビア電極(ビアホール(貫通孔)にビア電極ペーストを充填し、焼成形成した導体)が形成されている。図1に示す実施形態例を図2(a)、(b)、(c)を参照して説明する。第1の絶縁基板20aの絶縁体の肉厚内部には、底部に形成された実装端子22a、22b、22c、22dと、第2の絶縁基板20bの裏面に設けられた中継パッド40a、40b、40c、40dと、を夫々導通接続するビア電極24a、23a、24b、23bが貫通形成されている。また、第2の絶縁基板20bの絶縁体内部には、表面の第1の電極パッド28a、28bと、裏面の第1の配線パターン26a、26aとを夫々導通接続するビア電極23c、23dが貫通形成されている。   A via electrode (a conductor formed by filling a via hole (through hole) with a via electrode paste and firing) is formed inside the insulators of the first and second insulating substrates 20a and 20b. The embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b), and (c). Inside the thickness of the insulator of the first insulating substrate 20a, there are mounting terminals 22a, 22b, 22c, 22d formed at the bottom, and relay pads 40a, 40b provided on the back surface of the second insulating substrate 20b, Via electrodes 24a, 23a, 24b, and 23b are formed penetratingly connected to 40c and 40d, respectively. In addition, via electrodes 23c and 23d that electrically connect the first electrode pads 28a and 28b on the front surface and the first wiring patterns 26a and 26a on the back surface penetrate through the insulator of the second insulating substrate 20b. Is formed.

実装端子22a、22cは、夫々ビア電極24a、24bを介して中継パッド40a、40cに接続し、中継パッド40a、40cは夫々第2の配線パターン26b、26bを介して感温部品30を搭載する第2の電極パッド29a、29bと導通接続している。
また、実装端子22b、22dは、夫々第1の絶縁基板20aを貫通するビア電極23a、23bを介して中継パッド40b、40dに導通接続し、中継パッド40b、40dは第1の配線パターン26a、26aを介して、第2の絶縁基板20bを貫通するビア電極23d、23cと接続している。そして、ビア電極23d、23cは、夫々第1の電極パッド28b、28aと導通接続している。つまり、実装端子22b、22dは、圧電振動素子10搭載用の第1の電極パッド28b、28aと導通接続し、実装端子22a、22cは、感温部品30搭載用の第2の電極パッド29a、29bと導通接続している。ここで、第1の電極パッド28a、28bに接続するビア電極23a、23b、23c、23dを第1の熱伝導部と称し、第2の電極パッド29a、29bに接続するビア電極24a、24bを第2の熱伝導部と称する。なお、図2(a)、(b)に示す第2の絶縁基板20b、同図(c)に示す第1の絶縁基板20aのキャスタレーションC1〜C4の壁面には電極が焼成されていない例である。
The mounting terminals 22a and 22c are connected to the relay pads 40a and 40c via the via electrodes 24a and 24b, respectively, and the temperature sensitive components 30 are mounted on the relay pads 40a and 40c via the second wiring patterns 26b and 26b, respectively. The second electrode pads 29a and 29b are electrically connected.
Further, the mounting terminals 22b and 22d are electrically connected to the relay pads 40b and 40d through the via electrodes 23a and 23b penetrating the first insulating substrate 20a, respectively, and the relay pads 40b and 40d are connected to the first wiring pattern 26a, The via electrodes 23d and 23c penetrating the second insulating substrate 20b are connected via the 26a. The via electrodes 23d and 23c are electrically connected to the first electrode pads 28b and 28a, respectively. That is, the mounting terminals 22b and 22d are conductively connected to the first electrode pads 28b and 28a for mounting the piezoelectric vibration element 10, and the mounting terminals 22a and 22c are the second electrode pads 29a for mounting the temperature sensitive component 30. 29b is electrically connected. Here, the via electrodes 23a, 23b, 23c, and 23d connected to the first electrode pads 28a and 28b are referred to as a first heat conducting portion, and the via electrodes 24a and 24b connected to the second electrode pads 29a and 29b are referred to as the first heat conducting portions. This is referred to as a second heat conduction unit. An example in which the electrodes are not baked on the wall surfaces of the castellations C1 to C4 of the second insulating substrate 20b shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) and the first insulating substrate 20a shown in FIG. 2 (c). It is.

図3は他の例に係る圧電デバイス1を構成する第1及び第2の絶縁基板20a1、20b1の構成を示す図である。図3(a)は他の例に係る第2の絶縁基板20b1の平面(表面)図であり、同図(b)は第2の絶縁基板20b1の裏面図であり、同図(c)は他の例に係る第1の絶縁基板20a1の裏面図である。図2に示した第1及び第2の絶縁基板20a、20bと、図3に示した他の第1及び第2の絶縁基板20a1、20b1との違いは、図3に示す例では、キャスタレーションC1〜C4の側面には金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ce1〜Ce4となり、実装端子22a〜22d、中継パッド40a〜40dとキャスタレーション電極Ce1〜Ce4とが配線により導通している点である。従って、実装端子22a〜22dと、第1及び第2の電極パッド28a、28b、及び29a、29bとの導通接続は、第1及び第2の熱伝導部を経由しても可能であり、またキャスタレーション電極Ce1〜Ce4を経由しても可能である。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the first and second insulating substrates 20a1 and 20b1 constituting the piezoelectric device 1 according to another example. FIG. 3A is a plan (front) view of the second insulating substrate 20b1 according to another example, FIG. 3B is a back view of the second insulating substrate 20b1, and FIG. It is a back view of the 1st insulating substrate 20a1 which concerns on another example. The difference between the first and second insulating substrates 20a and 20b shown in FIG. 2 and the other first and second insulating substrates 20a1 and 20b1 shown in FIG. The metal films are fired on the side surfaces of C1 to C4 to become castellation electrodes Ce1 to Ce4, and the mounting terminals 22a to 22d, the relay pads 40a to 40d and the castellation electrodes Ce1 to Ce4 are electrically connected by wiring. . Therefore, the conductive connection between the mounting terminals 22a to 22d and the first and second electrode pads 28a, 28b, and 29a, 29b is possible via the first and second heat conducting portions, and This is also possible via the castellation electrodes Ce1 to Ce4.

また、図4は他の例に係る圧電デバイス1を構成する第1及び第2の絶縁基板20a2、20b2の構成を示す図である。図4(a)は他の例に係る第2の絶縁基板20b2の表面図であり、同図(b)は第2の絶縁基板20b2の裏面図であり、同図(c)は他の例に係る第1の絶縁基板20a2の裏面図である。図4に示すキャスタレーションC1〜C4の側面には金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ce1〜Ce4となっている。しかし、第1の絶縁基板20a2と第2の絶縁基板20b2とを導通接続するビア電極は設けていない。従って、実装端子22a〜22dと、第1及び第2の電極パッド28a、28b、及び29a、29bとの導通接続は、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4を経由して行われる。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the first and second insulating substrates 20a2 and 20b2 constituting the piezoelectric device 1 according to another example. FIG. 4A is a front view of a second insulating substrate 20b2 according to another example, FIG. 4B is a rear view of the second insulating substrate 20b2, and FIG. 4C is another example. It is a back view of the 1st insulating substrate 20a2 concerning. A metal film is baked on the side surfaces of the castellations C1 to C4 shown in FIG. 4 to form castellation electrodes Ce1 to Ce4. However, a via electrode for electrically connecting the first insulating substrate 20a2 and the second insulating substrate 20b2 is not provided. Accordingly, the conductive connection between the mounting terminals 22a to 22d and the first and second electrode pads 28a, 28b and 29a, 29b is performed via the castellation electrodes Ce1 to Ce4.

図1に示す実施形態の圧電デバイス1は、容器20が、第2の収容部21を形成する貫通孔を有し、且つ底部の角隅部に複数の実装端子22(22a、22b、22c、22d)(図1の実施例)を備えた第1の絶縁基板20aを有している。更に、容器20は、第1の絶縁基板20aの表部に対して裏面を積層固定され、裏面とは反対側の表面に圧電振動素子10を搭載する第1の電極パッド28a、28bが形成されると共に、裏面には実装端子22b、22dと、第1の電極パッド28b、28aとを導通する第1の配線パターン26a、26aと、実装端子22a、22cと第2の電極パッド29a、29bとを導通接続する第2の配線パターン26b、26bと、が形成された第2の絶縁基板20bを有している。
更に、容器20は、図1(b)に示した実施形態例では、第2の絶縁基板20bの表面に対して底部を積層固定され、上部にメタライズ部(図示せず)が焼成された枠状の第3の基板20cを有している。
つまり、図1(b)に示した実施形態例では、容器20は、第1の絶縁基板20a、第2の絶縁基板20b、及び第3の基板20cを積層して構成されている。
In the piezoelectric device 1 of the embodiment shown in FIG. 1, the container 20 has a through-hole that forms the second housing portion 21, and a plurality of mounting terminals 22 (22 a, 22 b, 22 c, 22d) (first embodiment shown in FIG. 1). Further, the container 20 has the back surface laminated and fixed to the front portion of the first insulating substrate 20a, and the first electrode pads 28a and 28b for mounting the piezoelectric vibration element 10 on the surface opposite to the back surface are formed. In addition, on the back surface, the first wiring patterns 26a, 26a for conducting the mounting terminals 22b, 22d and the first electrode pads 28b, 28a, the mounting terminals 22a, 22c, and the second electrode pads 29a, 29b The second insulating substrate 20b is formed with the second wiring patterns 26b and 26b that are electrically connected to each other.
Further, in the embodiment shown in FIG. 1B, the container 20 is a frame in which the bottom is laminated and fixed to the surface of the second insulating substrate 20b, and the metallized portion (not shown) is fired on the top. A third substrate 20c having a shape is provided.
That is, in the embodiment shown in FIG. 1B, the container 20 is configured by laminating the first insulating substrate 20a, the second insulating substrate 20b, and the third substrate 20c.

容器20の実装端子22(22a、22b、22c、22d)、第1の熱伝導部(ビア電極)23a、23b、23c、23dと、第2の熱伝導部(ビア電極)24a、24bと、第1及び第2の配線パターン26a、26bに用いる金属材料としては、例えばタングステン材を例示することができる。第3の基板20cの上面周縁に形成されるメタライズ部としてもタングステン材を用いることができる。   Mounting terminals 22 (22a, 22b, 22c, 22d) of the container 20, first heat conduction parts (via electrodes) 23a, 23b, 23c, 23d, second heat conduction parts (via electrodes) 24a, 24b, As a metal material used for the first and second wiring patterns 26a and 26b, for example, a tungsten material can be exemplified. A tungsten material can also be used as a metallized portion formed on the upper surface periphery of the third substrate 20c.

図1、図2に示した圧電デバイス1の構成例では、ビア電極(第1の熱伝導部)23a、23b、23c、23dと、ビア電極(第2の熱伝導部)24a、24bと、を用いて、実装端子22と、圧電振動素子10、感温部品30との導通を図っている。
図3に示した絶縁基板を用いて形成した容器20を使用して圧電デバイス1を構成した場合は、第1の熱伝導部(ビア電極)23a、23b、23c、23d、及び第2の熱伝導部(ビア電極)24a、24bと、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4と、を使って、実装端子22と、圧電振動素子10、感温部品30との導通を図っている。しかし、電気的には第1の熱伝導部及び第2の熱伝導部と、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4との両方を共に必要とするわけではないが、圧電振動素子10と感温部品30との熱的平衡状態、即ち両者がほぼ同じ温度となる状態をつくるには、必要となる場合がある。
また、図4に示した第1及び第2の絶縁基板20a2、20b2を用いて形成した容器20を使って圧電デバイス1を構成する例では、実装端子22と、圧電振動素子10、感温部品30との導通接続は、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4を経由して行われる。
In the configuration example of the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2, via electrodes (first heat conducting portions) 23a, 23b, 23c, 23d, via electrodes (second heat conducting portions) 24a, 24b, Is used to connect the mounting terminal 22 to the piezoelectric vibrating element 10 and the temperature sensitive component 30.
When the piezoelectric device 1 is configured using the container 20 formed using the insulating substrate shown in FIG. 3, the first heat conducting portions (via electrodes) 23 a, 23 b, 23 c, 23 d, and the second heat Using the conductive portions (via electrodes) 24a and 24b and the castellation electrodes Ce1 to Ce4, conduction between the mounting terminal 22, the piezoelectric vibration element 10, and the temperature sensitive component 30 is achieved. However, although not electrically both the first heat conduction part and the second heat conduction part and the castellation electrodes Ce1 to Ce4 are not required, the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 It may be necessary to create a thermal equilibrium state, that is, a state where both are at substantially the same temperature.
Moreover, in the example which comprises the piezoelectric device 1 using the container 20 formed using the 1st and 2nd insulation board | substrates 20a2 and 20b2 shown in FIG. 4, the mounting terminal 22, the piezoelectric vibration element 10, and a temperature sensitive component are comprised. The conductive connection with 30 is performed via the castellation electrodes Ce1 to Ce4.

図1の実施形態例に用いられる圧電振動素子10には、例えばATカット水晶振動素子がある。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図5に示すように互いに直交する結晶軸X、Y、Zを有する。X軸、Y軸、Z軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。ATカット水晶基板12は、XZ面をX軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ATカット水晶基板12の場合は、θは略35°15′である。なお、Y軸及びZ軸もX軸の周りにθ回転させて、夫々Y’軸、及びZ’軸とする。従って、ATカット水晶基板12は、直交する結晶軸X、Y’、Z’を有する。ATカット水晶基板12は、厚み方向がY’軸であって、Y’軸に直交するXZ’面(X軸及びZ’軸を含む面)が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。   The piezoelectric vibration element 10 used in the embodiment shown in FIG. 1 includes, for example, an AT cut crystal vibration element. A piezoelectric material such as quartz belongs to the trigonal system and has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other as shown in FIG. The X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as an electric axis, a mechanical axis, and an optical axis, respectively. The AT-cut quartz substrate 12 is a flat plate cut from the quartz along a plane obtained by rotating the XZ plane about the X axis by an angle θ. In the case of the AT cut quartz substrate 12, θ is approximately 35 ° 15 ′. Note that the Y-axis and the Z-axis are also rotated by θ around the X-axis to be the Y′-axis and the Z′-axis, respectively. Accordingly, the AT-cut quartz substrate 12 has orthogonal crystal axes X, Y ′, and Z ′. The AT-cut quartz substrate 12 has a thickness direction of the Y ′ axis, and an XZ ′ plane (a plane including the X axis and the Z ′ axis) orthogonal to the Y ′ axis is a main surface, and a thickness shear vibration is a main vibration. Excited.

即ち、図1に示す圧電基板12は、図5に示すようにX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)、Z軸(光学軸)からなる直交座標系のX軸を中心として、Z軸をY軸の−Y方向へ傾けた軸をZ’軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ傾けた軸をY’軸とし、X軸とZ’軸に平行な面で構成され、Y’軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板からなる。   That is, as shown in FIG. 5, the piezoelectric substrate 12 shown in FIG. 1 is centered on the X axis of an orthogonal coordinate system composed of an X axis (electric axis), a Y axis (mechanical axis), and a Z axis (optical axis). The axis tilted in the -Y direction of the Y axis is the Z ′ axis, the axis tilted in the + Z direction of the Z axis is the Y ′ axis, and is composed of surfaces parallel to the X axis and the Z ′ axis. It consists of an AT-cut quartz substrate whose thickness is in the direction parallel to the Y ′ axis.

ATカット水晶基板の外形形状は、一般的にX軸方向を長手方向とする矩形状であり、Y’軸方向の厚さで周波数が決まる。周波数が高い場合には平板形状の水晶基板が用いられるが、周波数が低い場合にはメサ型水晶基板(周辺部に比べ中央部を厚くした水晶基板)12が用いられる。図6はメサ型水晶振動素子の一例であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)はQ−Q断面図である。
水晶基板12は、その中央に位置し主たる振動領域となる励振部13と、励振部13より薄肉で励振部13の周縁に沿って形成された、従たる振動領域となる周辺部15と、を有している。つまり、振動領域は、後述するように、励振部13と、周辺部15の一部に跨っている。
平面形状がほぼ矩形である励振部13の対向する2つの側面(短手方向に沿った両側面)は夫々無段差状の1つの平面であり、励振部13の他の対向する2つの側面(長手方向に沿った2つの側面)は夫々厚み方向に段差部を有した構造をしている。
The external shape of the AT-cut quartz substrate is generally a rectangular shape with the X-axis direction as the longitudinal direction, and the frequency is determined by the thickness in the Y′-axis direction. When the frequency is high, a flat plate-shaped quartz substrate is used, but when the frequency is low, a mesa-type quartz substrate (a quartz substrate having a thicker central portion than the peripheral portion) 12 is used. FIG. 6 shows an example of a mesa-type crystal resonator element, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a QQ cross-sectional view.
The quartz substrate 12 has an excitation part 13 that is located at the center and serves as a main vibration area, and a peripheral part 15 that is thinner than the excitation part 13 and is formed along the periphery of the excitation part 13 and that serves as a secondary vibration area. Have. That is, the vibration region extends over a part of the excitation unit 13 and the peripheral unit 15 as described later.
The two opposing side surfaces (both side surfaces along the short side direction) of the excitation unit 13 having a substantially rectangular planar shape are each a stepless flat surface, and the other two opposing side surfaces of the excitation unit 13 ( Each of the two side surfaces along the longitudinal direction has a structure having a stepped portion in the thickness direction.

水晶基板12の励振部13の表裏に励振電極14a、14bを形成し、励振電極14a、14bの夫々から、水晶基板12の端部に設けた端子電極18a、18bに向かって延びるリード電極16a、16bを形成する。
励振電極14a、14bに交番電圧を印加すると、水晶振動素子10は固有の振動周波数で励振される。
また、図1に示す圧電デバイス1に用いる感温部品30は、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスタを用いる。サーミスタ30の電気抵抗を外部回路で検出し、サーミスタ30の検出する温度が測定できる。
Excitation electrodes 14a and 14b are formed on the front and back of the excitation portion 13 of the quartz substrate 12, and lead electrodes 16a extending from the excitation electrodes 14a and 14b toward terminal electrodes 18a and 18b provided at the ends of the quartz substrate 12, 16b is formed.
When an alternating voltage is applied to the excitation electrodes 14a and 14b, the crystal resonator element 10 is excited at a specific vibration frequency.
Further, the temperature sensitive component 30 used in the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1 uses a thermistor whose physical quantity, for example, electric resistance changes according to temperature change. The electrical resistance of the thermistor 30 can be detected by an external circuit, and the temperature detected by the thermistor 30 can be measured.

本発明に係る圧電デバイス1によれば、圧電振動素子10の温度と、感温部品30の検出する温度と、がほぼ等しくなるように、圧電振動素子10、感温部品30の熱容量を考慮し、第1の熱伝導部(ビア電極)23a、23b、23c、23d、及び第1の配線パターン26aと、第2の熱伝導部(ビア電極)24a、24b、及び第2の配線パターン26bと、を適切に設定することができる。つまり、実装端子22b、22dと圧電振動素子10とを接続する第1の熱伝導部(ビア電極)23a、23b、23c、23dの熱伝導率、長さ及び太さ、及び配線パターン26aの熱伝導率、幅、厚さ、長さと、実装端子22a、22cと感温部品30とを接続する第2の熱伝導部(ビア電極)24a、24bの熱伝導率、長さ及び太さ、及び第2の配線パターン26bの熱伝導率、幅、厚さ、長さと、を圧電振動素子10の温度と、感温部品30の温度と、がほぼ等しくなるように、即ち両者の熱的平衡状態が素早く達成されるように、上記部材の種類、寸法形状を適切に設定することでができる。   According to the piezoelectric device 1 according to the present invention, the heat capacity of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature-sensitive component 30 is taken into consideration so that the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature detected by the temperature-sensitive component 30 are substantially equal. First thermal conduction parts (via electrodes) 23a, 23b, 23c, 23d, first wiring pattern 26a, second thermal conduction parts (via electrodes) 24a, 24b, and second wiring pattern 26b , Can be set appropriately. That is, the thermal conductivity, length, and thickness of the first thermal conductive portions (via electrodes) 23a, 23b, 23c, 23d that connect the mounting terminals 22b, 22d and the piezoelectric vibration element 10 and the heat of the wiring pattern 26a. Conductivity, width, thickness, length, and thermal conductivity, length and thickness of the second thermal conductive portions (via electrodes) 24a, 24b connecting the mounting terminals 22a, 22c and the temperature sensitive component 30; and The thermal conductivity, width, thickness, and length of the second wiring pattern 26b are set so that the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature of the temperature-sensitive component 30 are substantially equal, that is, the thermal equilibrium between the two. Can be achieved by appropriately setting the type and size of the member.

図7(a)は、圧電デバイス1の熱の主伝導経路を示す断面図であり、同図(b)は圧電デバイス1に使用される部材の熱伝導率を示す表である。圧電デバイス1を包む雰囲気内の空気の熱伝導率は極めて小さい。また、容器20を主に構成するセラミック材(Al23)の熱伝導率は、例えば第1、第2の熱伝導部(ビア電極23a、23b、23c、23d、24a、24b)や第1、第2の配線パターン26a、26bに用いるタングステンの熱伝導率に比べて1/10程度である。従って、主回路基板(マザーボード)の各種の増幅器等から生じる熱の大部分は、実装端子22からビア電極、配線パターンを経由して、圧電振動素子10と感温部品30とに伝導する。 FIG. 7A is a cross-sectional view showing a main conduction path of heat of the piezoelectric device 1, and FIG. 7B is a table showing the thermal conductivity of members used in the piezoelectric device 1. The thermal conductivity of air in the atmosphere surrounding the piezoelectric device 1 is extremely small. Further, the thermal conductivity of the ceramic material (Al 2 O 3 ) that mainly constitutes the container 20 is, for example, the first and second thermal conduction portions (via electrodes 23a, 23b, 23c, 23d, 24a, 24b) and the second The thermal conductivity of tungsten used for the first and second wiring patterns 26a and 26b is about 1/10. Therefore, most of the heat generated from various amplifiers and the like on the main circuit board (motherboard) is conducted from the mounting terminal 22 to the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 via the via electrode and the wiring pattern.

圧電振動素子10の温度上昇に関与する経路においては、端子電極22b、22dに伝達した熱は、ビア電極23a、23bを経由して第1の配線パターン26a、26aに伝わり、ビア電極23d、23cを経由して、第1の電極パッド28b、28a、導電性接着剤35を介して圧電振動素子10の端子電極18b、18a、リード電極16b、16aを経て励振電極14b、14aに伝わり、圧電基板12の温度を上昇させる。
また、感温部品30の温度上昇に関与する経路としては、端子電極22a、22cに伝達した熱は、ビア電極24a、24bを経由して第2の配線パターン26b、26bに伝わり、第2の配線パターン26b、26bから第2の電極パッド29a、29bを介し、半田層を経て感温部品30に伝導して感温部品30の温度を上昇させる。
In the path related to the temperature rise of the piezoelectric vibration element 10, the heat transmitted to the terminal electrodes 22b and 22d is transmitted to the first wiring patterns 26a and 26a via the via electrodes 23a and 23b, and the via electrodes 23d and 23c. Via the first electrode pads 28b and 28a and the conductive adhesive 35 to the excitation electrodes 14b and 14a via the terminal electrodes 18b and 18a of the piezoelectric vibration element 10 and the lead electrodes 16b and 16a. Increase the temperature of 12.
Further, as a path related to the temperature rise of the temperature sensitive component 30, the heat transmitted to the terminal electrodes 22a and 22c is transmitted to the second wiring patterns 26b and 26b via the via electrodes 24a and 24b, so that the second The wiring patterns 26b and 26b are conducted to the temperature-sensitive component 30 through the solder layers through the second electrode pads 29a and 29b, and the temperature of the temperature-sensitive component 30 is increased.

容器20の形状寸法とメタライズ材を設定した後は、圧電振動素子10、感温部品30の夫々の熱容量に応じて実装端子22から熱が流れるように、第1の絶縁基板20aのビア電極23a、23bの径φ1、第1の配線パターン26a、26aの幅と厚さ、第2の絶縁基板20bのビア電極23c、23dの径φ2と、第1の絶縁基板20aのビア電極24a、24bの径φ3、第2の配線パターン26bの幅と厚さと、を圧電振動素子10、感温部品30の温度が夫々ほぼ等しくなるように設定する。
また、第1の熱伝導部(23a、23b、23c、23d)と、第2の熱伝導部(24a、24b)の熱量の伝導が等しい場合には、圧電振動素子10、感温部品30の夫々の熱容量に応じて第1、第2の配線パターンの夫々の長さ、幅を設定する必要がある。
After setting the shape and metallization material of the container 20, the via electrode 23 a of the first insulating substrate 20 a so that heat flows from the mounting terminal 22 in accordance with the respective heat capacities of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30. , 23b diameter φ1, the width and thickness of the first wiring patterns 26a, 26a, the diameter φ2 of the via electrodes 23c, 23d of the second insulating substrate 20b, and the via electrodes 24a, 24b of the first insulating substrate 20a. The diameter φ3 and the width and thickness of the second wiring pattern 26b are set so that the temperatures of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 are substantially equal.
Further, when the heat conduction of the first heat conduction part (23a, 23b, 23c, 23d) and the second heat conduction part (24a, 24b) is equal, the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 It is necessary to set the length and width of each of the first and second wiring patterns in accordance with the respective heat capacities.

図16は圧電デバイスの配線導体の長さを説明する模式図である。図7(b)に示す各部材の熱伝導率から明らかなように、圧電振動素子10の励振電極、リード電極の材料である金(Au)を除けば、容器20のメタライズを構成するタングステン(W)の熱伝導率が圧倒的に大きい。従って、圧電振動素子10、感温部品30への熱の伝導は、主として配線導体を経由すると考えてよい。圧電振動素子10用の実装端子に接続するビア電極の中心T1、T2と、圧電振動素子10の端子電極18a、18bとの配線導体の長さを夫々L1、L2とする。また、感温部品用30の実装端子に接続するビア電極の中心T3、T4と、感温部品用30の端子30a、30bとの配線導体の長さを夫々L3、L4とする。実装端子の中心T1、T2と、圧電振動素子10の端子電極18a、18bとの配線導体の長さの合計は(L1+L2)であり、実装端子の中心T3,T4と、感温部品30の端子30a、30bとの配線導体の長さの合計は(L3+L4)である。夫々の配線導体の長さを等しく、つまり(L1+L2)=(L3+L4)に設定した場合に、圧電振動素子10と感温部品30との温度が夫々ほぼ等しくなるように設定できる。   FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the length of the wiring conductor of the piezoelectric device. As is apparent from the thermal conductivity of each member shown in FIG. 7B, tungsten (which constitutes the metallization of the container 20) except for gold (Au) which is a material of the excitation electrode and the lead electrode of the piezoelectric vibration element 10. The thermal conductivity of W) is overwhelmingly large. Accordingly, it may be considered that heat conduction to the piezoelectric vibration element 10 and the temperature-sensitive component 30 mainly passes through the wiring conductor. The lengths of the wiring conductors between the via electrodes T1 and T2 connected to the mounting terminals for the piezoelectric vibration element 10 and the terminal electrodes 18a and 18b of the piezoelectric vibration element 10 are L1 and L2, respectively. Further, the lengths of the wiring conductors between the via electrode centers T3 and T4 connected to the mounting terminals of the temperature sensitive component 30 and the terminals 30a and 30b of the temperature sensitive component 30 are L3 and L4, respectively. The total length of the wiring conductors between the centers T1 and T2 of the mounting terminals and the terminal electrodes 18a and 18b of the piezoelectric vibration element 10 is (L1 + L2). The centers T3 and T4 of the mounting terminals and the terminals of the temperature-sensitive component 30 The total length of the wiring conductors 30a and 30b is (L3 + L4). When the lengths of the respective wiring conductors are set to be equal, that is, (L1 + L2) = (L3 + L4), the temperatures of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 can be set to be approximately equal to each other.

図1の実施形態例に示すように圧電デバイス1を構成すると、圧電振動素子10の温度と、感温部品30の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性(短期安定度)特性を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。
また、第1、第2の熱伝導部を経由するため、実装端子から伝わる熱の流れ(熱伝導)の速度は、速く、極めて短時間で圧電振動素子10の検出する温度と、感温部品30の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
また、圧電基板12にATカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイス1の周波数温度特性は優れた3次特性となり、今までに蓄積された温度補償技術が有効に活用できるという効果がある。さらに、ATカット水晶基板のエッチング手法も長い間の経験に裏打ちされているので、高周波で小型の圧電基板が量産できるという利点がある。
If the piezoelectric device 1 is configured as shown in the embodiment of FIG. 1, the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature detected by the temperature sensitive component 30 can be reduced, and the piezoelectric device 1 is connected to an external circuit. Therefore, there is an effect that a temperature compensated piezoelectric oscillator having excellent frequency temperature characteristics and excellent frequency drift characteristics (short-term stability) characteristics can be realized.
In addition, since it passes through the first and second heat conducting portions, the speed of the heat flow (heat conduction) transmitted from the mounting terminal is high, and the temperature detected by the piezoelectric vibration element 10 in a very short time and the temperature sensitive component There is an effect that the temperature difference from the temperature detected by 30 can be reduced.
In addition, by using an AT-cut quartz substrate for the piezoelectric substrate 12, the frequency temperature characteristic of the piezoelectric device 1 becomes an excellent third-order characteristic, and there is an effect that the temperature compensation technology accumulated so far can be used effectively. Furthermore, since the AT-cut quartz substrate etching method is backed by long experience, there is an advantage that a small piezoelectric substrate can be mass-produced at a high frequency.

図8は、図3に示した第1及び第2の絶縁基板20a1、20b1を用いた第2の実施形態例である圧電デバイス2の断面図と、その図に重ねて熱の伝導経路を示した図である。図1の圧電デバイス1と異なる点は、図3に示すように、キャスタレーションC1〜C4内にメタライズを施し、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4とした点である。つまり、実装端子22からキャスタレーション電極Ce1〜Ce4を経由して、圧電振動素子10、感温部品30へ伝導される熱も考慮している。キャスタレーション電極Ce1〜Ce4の形状は対称であるので、これらを流れる熱量はほぼ等しいと考えられ、キャスタレーション電極Ce1〜Ce4から圧電振動素子10、感温部品30への配線パターンの長さと、幅は両者の熱容量を考慮して設定する。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the piezoelectric device 2 as the second embodiment using the first and second insulating substrates 20a1 and 20b1 shown in FIG. 3, and a heat conduction path superimposed on the figure. It is a figure. The difference from the piezoelectric device 1 in FIG. 1 is that metallization is performed in the castellations C1 to C4 to form castellation electrodes Ce1 to Ce4, as shown in FIG. That is, the heat conducted from the mounting terminal 22 to the piezoelectric vibration element 10 and the temperature-sensitive component 30 via the castellation electrodes Ce1 to Ce4 is also taken into consideration. Since the shapes of the castellation electrodes Ce1 to Ce4 are symmetric, it is considered that the amount of heat flowing through them is substantially equal, and the length and width of the wiring pattern from the castellation electrodes Ce1 to Ce4 to the piezoelectric vibration element 10 and the temperature sensitive component 30 Is set in consideration of both heat capacities.

図8に示す実施形態例の圧電デバイス2に示すように、第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方をキャスタレーションC1〜C4内に設けることにより、実装端子22から伝わる熱の流れ(熱伝導)の速度は速く、極めて短時間で圧電振動素子10の検出する温度と、感温部品30の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
実装端子22から伝わる熱の流れ(熱伝導)は、基板内に設けた熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極Ce1〜Ce4とを経由するため、熱伝導の速度が速く、極めて短い時間で圧電振動素子の検出する温度と、感温部品検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
As shown in the piezoelectric device 2 of the embodiment shown in FIG. 8, the flow of heat transmitted from the mounting terminal 22 by providing at least one of the first and second heat conducting portions in the castellations C1 to C4. The speed of (thermal conduction) is fast, and there is an effect that the temperature difference between the temperature detected by the piezoelectric vibration element 10 and the temperature detected by the temperature sensitive component 30 can be reduced in a very short time.
Since the heat flow (heat conduction) transmitted from the mounting terminal 22 passes through the heat conduction portion provided in the substrate and the castellation electrodes Ce1 to Ce4 provided on the side surface of the container, the heat conduction speed is very high. There is an effect that the temperature difference between the temperature detected by the piezoelectric vibration element and the temperature detected by the temperature-sensitive component can be reduced in a short time.

図9(a)は第3の実施形態例の圧電デバイス3の構成を示す断面図であり、同図(b)は第2の絶縁基板20b3の裏面図であり、同図(c)は第1の絶縁基板20a3の裏面図である。図1に示す圧電デバイス1では、圧電振動素子10へ接続する実装端子22b、22dは、第1の絶縁基板20aの底部に対角状に配置されているが、図9に示す実施形態例の圧電デバイス3では、圧電振動素子10用の実装端子22a、22bを、第1の絶縁基板20aAの底部の短辺側の一方の端部に配置し、感温部品30用の実装端子を短辺側の他方の端部に配置している点が異なる。これは、実装端子22と圧電振動素子10との接続経路を配線パターンを介さないストレートな第1の熱伝導部で導通接続するようにしたからである。   FIG. 9A is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric device 3 of the third embodiment, FIG. 9B is a back view of the second insulating substrate 20b3, and FIG. It is a back view of 1 insulation board 20a3. In the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1, the mounting terminals 22b and 22d connected to the piezoelectric vibration element 10 are arranged diagonally on the bottom of the first insulating substrate 20a. In the embodiment shown in FIG. In the piezoelectric device 3, the mounting terminals 22a and 22b for the piezoelectric vibration element 10 are arranged at one end on the short side of the bottom of the first insulating substrate 20aA, and the mounting terminals for the temperature-sensitive component 30 are disposed on the short side. It differs in that it is arranged at the other end of the side. This is because the connection path between the mounting terminal 22 and the piezoelectric vibration element 10 is conductively connected by a straight first heat conducting portion without a wiring pattern.

図1に示す実施形態の圧電デバイス1では、実装端子22b(22d)は、ビア電極23a(23b)、第1の配線パターン26a、ビア電極23d(23c)、第1の電極パッド28b(28a)を経由して圧電振動素子10に接続している。これに対し、図9に示す実施形態の圧電デバイス3では、実装端子22a、22bは、第1の絶縁基板20a3を貫通するビア電極23a、23bと、第2の絶縁基板20b3と貫通するビア電極23c、23dとがストレートに接続されており、第1の電極パッド28a、28bを経て圧電振動素子10に導通接続されている。つまり、第1の配線パターン26aを経ずに、実装端子22a、22bは、第1の熱伝導部(ビア電極23a、23b、23c、23d)のみで圧電振動素子10と導通接続されている。実装端子22c、22dと感温部品30との導通経路は、圧電デバイス1とほぼ同様である。このように、実装端子22と圧電振動素子10との伝導経路が第1の配線パターン26aを経由しないと、熱の伝導性も良く成り、圧電振動素子10の温度と、感温部品30の温度とをほぼ等しくするのが容易となる。   In the piezoelectric device 1 of the embodiment shown in FIG. 1, the mounting terminals 22b (22d) include the via electrode 23a (23b), the first wiring pattern 26a, the via electrode 23d (23c), and the first electrode pad 28b (28a). It is connected to the piezoelectric vibration element 10 via. On the other hand, in the piezoelectric device 3 of the embodiment shown in FIG. 9, the mounting terminals 22a and 22b are the via electrodes 23a and 23b that penetrate the first insulating substrate 20a3 and the via electrodes that penetrate the second insulating substrate 20b3. 23c and 23d are connected in a straight line, and are electrically connected to the piezoelectric vibration element 10 via the first electrode pads 28a and 28b. In other words, the mounting terminals 22a and 22b are conductively connected to the piezoelectric vibration element 10 only by the first heat conducting portions (via electrodes 23a, 23b, 23c, and 23d) without passing through the first wiring pattern 26a. The conduction path between the mounting terminals 22 c and 22 d and the temperature sensitive component 30 is substantially the same as that of the piezoelectric device 1. As described above, if the conduction path between the mounting terminal 22 and the piezoelectric vibration element 10 does not pass through the first wiring pattern 26a, the thermal conductivity is improved, and the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature of the temperature-sensitive component 30 are improved. It becomes easy to make and almost equal.

図9の実施形態例に示すように圧電デバイス3を構成することにより、極めて短時間で圧電振動素子10の温度と、感温部品30の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて、優れた周波数ドリフト特性(短期安定度)特性を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、GPS等の性能を改善できるという効果がある。   By configuring the piezoelectric device 3 as shown in the embodiment of FIG. 9, it is possible to reduce the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature detected by the temperature-sensitive component 30 in an extremely short time. Since a temperature compensated piezoelectric oscillator connected to an external circuit and having excellent frequency drift characteristics (short-term stability) characteristics can be realized, it is possible to improve the performance of GPS and the like.

図10は、第4の実施形態例の圧電デバイス4の構成を示す断面図である。圧電デバイス4が図8に示す第2の実施形態例の圧電デバイス2と異なる点は、第2の絶縁基板20b4と第3の基板20c4とを貫通するビア電極24gを設けている点である。図10(a)に示すように、ビア電極24bとビア電極24gとを直線的に導通接続し、1つの実装端子22c(接地用)と蓋部材38との導通を図っている。感温部品30の一方の端子電極は接地して用いる場合が多いので、感温部品30と接続する実装端子22cと、第3の基板20cの上部周縁に形成するシールリング(図示せず)とを導通接続するには、ビア電極24bに直結するビア電極24gを設ければよい。図10に示す断面図ではキャスタレーション電極Ce(Ce1〜Ce4)も示している。蓋部材38を接地することにより圧電デバイス4からの高周波雑音の放射を防止できる。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric device 4 according to the fourth embodiment. The piezoelectric device 4 is different from the piezoelectric device 2 of the second embodiment shown in FIG. 8 in that a via electrode 24g penetrating the second insulating substrate 20b4 and the third substrate 20c4 is provided. As shown in FIG. 10A, the via electrode 24b and the via electrode 24g are linearly conductively connected so that the single mounting terminal 22c (for grounding) and the lid member 38 are electrically connected. Since one terminal electrode of the temperature-sensitive component 30 is often used while being grounded, a mounting terminal 22c connected to the temperature-sensitive component 30 and a seal ring (not shown) formed on the upper peripheral edge of the third substrate 20c, In order to conduct the conductive connection, a via electrode 24g directly connected to the via electrode 24b may be provided. The cross-sectional view shown in FIG. 10 also shows castellation electrodes Ce (Ce1 to Ce4). By grounding the lid member 38, high-frequency noise radiation from the piezoelectric device 4 can be prevented.

圧電デバイス(感温部品内蔵の振動子)において、感温部品(サーミスタ)30と蓋部材38とを接続する利点は、次の通りである。即ち、蓋部材38と圧電振動素子10とは温度分布的に近い温度となる。そこで、蓋部材38と感温部品30とを第2の熱伝導部(ビア電極24b、24g)で導通接続すると、圧電振動素子10の温度と感温部品30との温度差が小さくなることが期待できる。つまり、圧電振動素子10と、感温部品30とは、短時間で熱的平衡状態に近づくことが推測される。更に感温部品30の一方の端子電極が接続する実装端子を接地すると、主回路基板からの熱は接地から多く伝導されるので、この実装端子を経由して感温部品30と蓋部材38に熱が伝導し、熱的平衡状態が早まる。また、蓋部材38を接地することによりシールド効果も同時に得られる。感温部品(サーミスタ)30用に2つの実装端子と、圧電振動素子10用に2つの実装端子の計4つの実装端子22のうち、感温部品30の一方の端子に繋がる実装端子22cを接地すればよく、接地用の独立の実装端子を設けなくてもよい。
第2の熱伝導部(ビア電極24b、24g)を用いると、実装端子22と蓋部材38との熱伝導の速度は速くなり、実装端子22と接続する感温部品30の温度と、蓋部材38に近接して配置された圧電振動素子10の温度との温度差を極めて短時間で縮小できるという効果がある。
The advantages of connecting the temperature sensitive component (thermistor) 30 and the lid member 38 in the piezoelectric device (vibrator incorporating the temperature sensitive component) are as follows. That is, the lid member 38 and the piezoelectric vibration element 10 have temperatures close to the temperature distribution. Therefore, when the lid member 38 and the temperature-sensitive component 30 are electrically connected by the second heat conducting portion (via electrodes 24b and 24g), the temperature difference between the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and the temperature-sensitive component 30 is reduced. I can expect. That is, it is estimated that the piezoelectric vibration element 10 and the temperature-sensitive component 30 approach the thermal equilibrium state in a short time. Further, when the mounting terminal to which one terminal electrode of the temperature-sensitive component 30 is connected is grounded, a large amount of heat from the main circuit board is conducted from the ground, so that the temperature-sensitive component 30 and the lid member 38 are passed through this mounting terminal. Heat is conducted and thermal equilibrium is accelerated. Further, the shielding effect can be obtained at the same time by grounding the lid member 38. Of the total of four mounting terminals 22, two mounting terminals for the temperature sensitive component (thermistor) 30 and two mounting terminals for the piezoelectric vibration element 10, the mounting terminal 22 c connected to one terminal of the temperature sensitive component 30 is grounded. It is not necessary to provide an independent mounting terminal for grounding.
When the second heat conduction part (via electrodes 24b, 24g) is used, the speed of heat conduction between the mounting terminal 22 and the lid member 38 increases, and the temperature of the temperature-sensitive component 30 connected to the mounting terminal 22 and the lid member There is an effect that the temperature difference from the temperature of the piezoelectric vibration element 10 disposed in the vicinity of 38 can be reduced in a very short time.

図11(a)は、第5の実施形態例の圧電デバイス5の構成を示す断面図であり、同図(b)は、第2の絶縁基板20b5の平面図であり、同図(c)は、(b)のQ−Q断面図である。圧電デバイス5の構成が図1に示す圧電デバイス1の構成と異なる点は、図1に示す第3の基板20cとして厚肉環状のシールリング42を用い、図11に示すように、第2の絶縁基板20b5の表面とシールリング42とで第1の収容部27を構成している点である。シールリング42の上部にコバール等の蓋部材38をシーム溶接することにより、第1の収容部27を気密封止することができる。圧電デバイス5の方が圧電デバイス1より低背化が可能となる。   FIG. 11A is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric device 5 of the fifth embodiment, and FIG. 11B is a plan view of the second insulating substrate 20b5, and FIG. These are QQ sectional views of (b). The configuration of the piezoelectric device 5 is different from the configuration of the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1 in that a thick annular seal ring 42 is used as the third substrate 20c shown in FIG. The surface of the insulating substrate 20b5 and the seal ring 42 constitute the first housing portion 27. The first housing portion 27 can be hermetically sealed by seam welding a cover member 38 such as Kovar to the upper portion of the seal ring 42. The piezoelectric device 5 can be made shorter than the piezoelectric device 1.

図12は、第6の実施形態の圧電デバイス6を用いる電子機器の一例としてデジタル携帯電話100の構成を示す概略ブロック図である。圧電デバイス6は、既に説明した容器20を用い、第1の収容部27に音叉型水晶振動素子50を、第2の収容部21に感温部品30を、収容し、蓋部材38で第1の収容部27を真空・密封した圧電デバイスである。
図12に示すデジタル携帯電話100で音声を送信する場合、使用者が自分の音声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化の回路と変調器/ 復調器の回路を経てトランスミッター、アンテナスイッチを介しアンテナから送信される。一方、他者から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルター+アンプ回路等を経て、レシーバー回路に入り、このレシーバー回路から変調器/ 復調器回路に入力される。そして、復調器回路で復調された信号がパルス幅変調・符号化回路を経てスピーカーから音声として出力されるように構成されている。アンテナスイッチや変調器/ 復調器ブ回路等を制御するためにコントローラが設けられている。
FIG. 12 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a digital mobile phone 100 as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device 6 according to the sixth embodiment. The piezoelectric device 6 uses the container 20 already described, the tuning fork type crystal resonator element 50 is accommodated in the first accommodating portion 27, the temperature sensitive component 30 is accommodated in the second accommodating portion 21, and the first is covered by the lid member 38. This is a piezoelectric device in which the housing portion 27 is vacuum-sealed.
In the case of transmitting voice with the digital cellular phone 100 shown in FIG. 12, when the user inputs his / her voice to the microphone, the signal is transmitted through the pulse width modulation / coding circuit and the modulator / demodulator circuit to the transmitter and antenna. It is transmitted from the antenna through the switch. On the other hand, a signal transmitted from another person is received by an antenna, passes through an antenna switch, a reception filter + amplifier circuit, etc., enters a receiver circuit, and is input from this receiver circuit to a modulator / demodulator circuit. The signal demodulated by the demodulator circuit is output as a sound from a speaker via a pulse width modulation / coding circuit. A controller is provided to control the antenna switch and the modulator / demodulator circuit.

このコントローラは、上述の機能の他に表示部であるLCDや、数字等の入力部であるキー、さらにRAMやROM等も制御するため、用いられる音叉振動子の周波数は、高精度、高安定度であることが求められる。この要求に応えるべく、感温部品30と音叉振動素子50とを、容器20に収容した圧電振動子が、図13に示す圧電デバイス6である。
つまり、第6の実施形態例の圧電デバイス6と、図1に示す圧電デバイス1との異なる点は、圧電デバイス1では圧電振動素子10は厚みすべり振動素子を用いているが、圧電デバイス6では屈曲振動をする音叉型圧電振動素子50を用いている点である。高周波が必要とされる場合は、圧電デバイス1が適し、低周波が要求される場合は圧電デバイス6が適している。
圧電振動素子10に音叉型水晶振動素子50を用いることにより、高周波を分周することなく所望の低周波得られるという利点がある。また、圧電デバイス1〜6及び後述する圧電デバイス7を用いて電子機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。
In addition to the functions described above, this controller controls the LCD, which is the display unit, the keys, which are input units for numbers, etc., and the RAM, ROM, etc., so the frequency of the tuning fork vibrator used is highly accurate and stable. The degree is required. In order to meet this requirement, the piezoelectric vibrator 6 in which the temperature sensitive component 30 and the tuning fork vibrating element 50 are housed in the container 20 is the piezoelectric device 6 shown in FIG.
That is, the difference between the piezoelectric device 6 of the sixth embodiment and the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1 is that, in the piezoelectric device 1, the piezoelectric vibration element 10 uses a thickness shear vibration element. The point is that a tuning fork type piezoelectric vibration element 50 that bends and vibrates is used. The piezoelectric device 1 is suitable when a high frequency is required, and the piezoelectric device 6 is suitable when a low frequency is required.
By using the tuning-fork type crystal resonator element 50 for the piezoelectric resonator element 10, there is an advantage that a desired low frequency can be obtained without frequency division. Further, when an electronic apparatus is manufactured using the piezoelectric devices 1 to 6 and the piezoelectric device 7 described later, there is an effect that a reference frequency source having high stability and excellent short-term stability can be easily configured.

音叉型圧電振動素子について簡単に説明する。図14(a)は、音叉型圧電振動素子50の平面図であり、同図(b)は(a)のP−P断面図である。圧電基板52は、フォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて形成される。図14(a)に示すように、互いに並行(平行)して直線状に延びる細幅帯状の複数の振動腕55a、55bと、各振動腕55a、55bの一方の端部(基端部)間を連接する基部54と、各振動腕55a、55bの振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部57a、57b、58a、58bと、を備えている。   A tuning fork type piezoelectric vibration element will be briefly described. 14A is a plan view of the tuning-fork type piezoelectric vibration element 50, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line P-P in FIG. The piezoelectric substrate 52 is formed using a photolithography technique and an etching technique. As shown in FIG. 14 (a), a plurality of narrow belt-like vibrating arms 55a and 55b extending in parallel (parallel) to each other in a straight line, and one end portion (base end portion) of each vibrating arm 55a and 55b. The base 54 which connects them, and the groove parts 57a, 57b, 58a, 58b each formed in the surface and the back surface along the vibration center line of each vibration arm 55a, 55b are provided.

図14(b)は、各振動腕55a、55bに夫々形成された励振電極60、62、64、66の配置を示すP−P断面図である。励振電極60、64は、各溝部57a(57b)、58a(8b)の表面、及び側面に形成され、励振電極62、66は各振動腕55a、55bの夫々両側面に形成されている。励振電極60、66と、励振電極62、64とは、互いに異符号の電圧が基部54の電極パッド(図示せず)を介して印加されるように構成されている。つまり、励振電極60、66に+電圧が印加されるとき、励振電極62、64には−電圧が印加され、図14(b)の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子50の重心を通る中心線に対し対称な音叉振動(屈曲振動)が励振される。
なお、溝部57a(57b)、58a(58b)を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のCI(クリスタルインピーダンス)を小さくすることができる。
FIG. 14B is a PP cross-sectional view showing the arrangement of the excitation electrodes 60, 62, 64, 66 formed on the respective vibrating arms 55a, 55b. Excitation electrodes 60 and 64 are formed on the surfaces and side surfaces of the respective groove portions 57a (57b) and 58a (8b), and excitation electrodes 62 and 66 are formed on both side surfaces of the respective vibrating arms 55a and 55b. The excitation electrodes 60 and 66 and the excitation electrodes 62 and 64 are configured such that voltages having different signs are applied to each other via an electrode pad (not shown) of the base 54. That is, when a positive voltage is applied to the excitation electrodes 60 and 66, a negative voltage is applied to the excitation electrodes 62 and 64, and an electric field as indicated by an arrow in FIG. A tuning fork vibration (bending vibration) that is symmetrical with respect to the center line passing through is excited.
In addition, by forming the grooves 57a (57b) and 58a (58b), the electric field strength is increased, and tuning fork vibration can be excited more efficiently. That is, the CI (crystal impedance) of the piezoelectric vibration element can be reduced.

図15は、第7の実施形態例の圧電デバイス7の構成を示す図である。図15(a)は平面図であり、同図(b)は(a)のQ−Q断面図であり、同図(c)は底面図である。図1に示す圧電デバイス1と異なる点は、第2の絶縁基板20b6の表面と、第3の絶縁基板20c6とで形成される第1の収容部27に、厚みすべり振動の圧電振動素子10aと、屈曲振動の音叉型圧電振動素子10bと、を併置して収容した点である。2つの圧電振動素子10a、10bを併置したので、第1の電極パッドは4個28a〜28d必要となり、これに対応するビア電極も4つ必要となる。また、ビア電極の個数が増えるのに応じ、実装端子の数も多くなり、図15の実施形態例では実装端子22a〜22fは、圧電デバイス7の裏面図に示すように、6個となる。
圧電デバイス7は、低周波と高周波の両方の周波数を必要とする電子機器には有用であり、1つの感温部品30で2つの高精度の周波数を得ることができる。
圧電デバイス7を用いると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の2つの圧電発振器が温度補償され、高安定で短期安定度の優れた基準周波数が得られるという効果がある。
FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of the piezoelectric device 7 according to the seventh embodiment. 15A is a plan view, FIG. 15B is a QQ cross-sectional view of FIG. 15A, and FIG. 15C is a bottom view. 1 is different from the piezoelectric device 1 shown in FIG. 1 in that the first accommodating portion 27 formed by the surface of the second insulating substrate 20b6 and the third insulating substrate 20c6 has a thickness-shear vibration piezoelectric vibration element 10a. And a tuning-fork type piezoelectric vibration element 10b for bending vibration. Since the two piezoelectric vibration elements 10a and 10b are juxtaposed, four first electrode pads 28a to 28d are required, and four corresponding via electrodes are also required. Further, as the number of via electrodes increases, the number of mounting terminals also increases. In the embodiment of FIG. 15, the mounting terminals 22 a to 22 f are six as shown in the rear view of the piezoelectric device 7.
The piezoelectric device 7 is useful for electronic devices that require both low frequency and high frequency, and two high-accuracy frequencies can be obtained with one temperature-sensitive component 30.
When the piezoelectric device 7 is used, by using an external circuit, two piezoelectric oscillators of high frequency and low frequency are temperature-compensated, and there is an effect that a reference frequency having high stability and excellent short-term stability can be obtained.

1、2、3、4、5、6、7…圧電デバイス、10、10a、10b…圧電振動素子、12…圧電基板、13…励振部、14a、14b…励振電極、15…周辺部、16a、16b…リード電極、18a、18b…端子電極、20…容器、20a、20a1、20a2、20a3、20a4、20a5、20a6…第1の絶縁基板、20b、20b1、20b2、20b3、20b4、20b5、20b6…第2の絶縁基板、20c、20c3、20c4、20c6…第3の基板、21…第2の収容部、22…実装端子、23a、23b、23c、23d…第1の熱伝導部(ビア電極)、24a、24b…第2の熱伝導部(ビア電極)、24g…ビア電極、25…第3の熱伝導部(ビア電極)、26a…第1の配線パターン、26b…第2の配線パターン、27…第1の収容部、28a、28b、28c、28d…第1の電極パッド、29a、29b…第2の電極パッド、30…感温部品、35導電性接着剤…、38…蓋部材、40a、40b、40c、40d…中継パッド、42…シールリング、C1、C2、C3、C4…キャスタレーション、Ce1、Ce2、Ce3、Ce4…キャスタレーション電極 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ... piezoelectric device 10, 10a, 10b ... piezoelectric vibration element, 12 ... piezoelectric substrate, 13 ... excitation part, 14a, 14b ... excitation electrode, 15 ... peripheral part, 16a , 16b ... lead electrode, 18a, 18b ... terminal electrode, 20 ... container, 20a, 20a1, 20a2, 20a3, 20a4, 20a5, 20a6 ... first insulating substrate, 20b, 20b1, 20b2, 20b3, 20b4, 20b5, 20b6 2nd insulating substrate, 20c, 20c3, 20c4, 20c6 ... 3rd substrate, 21 ... 2nd accommodating part, 22 ... Mounting terminal, 23a, 23b, 23c, 23d ... 1st heat conduction part (via electrode) ), 24a, 24b... 2nd heat conduction part (via electrode), 24g... Via electrode, 25... 3rd heat conduction part (via electrode), 26a... First wiring pattern, 26b. Line pattern 27... First housing portion 28 a, 28 b, 28 c, 28 d... First electrode pad 29 a, 29 b .. Second electrode pad 30 .. Temperature sensitive component, 35 conductive adhesive. Cover member, 40a, 40b, 40c, 40d ... relay pad, 42 ... seal ring, C1, C2, C3, C4 ... castellation, Ce1, Ce2, Ce3, Ce4 ... castellation electrode

Claims (11)

圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子を収容する第1の収容部を有し、前記感温部品を収容する第2の収容部を有した容器と、を備えた圧電デバイスであって、
前記容器は、前記第2の収容部を構成する貫通孔を有し且つ底部に複数の実装端子を備えた第1の絶縁基板と、
前記第1の絶縁基板の前記底部とは反対側の表部に対して裏面を積層固定され、前記裏面とは反対側の表面に前記圧電振動素子搭載用の第1の電極パッドが設けられ、前記裏面に前記実装端子と前記第1の電極パッドとを導通させる第1の配線パターン、前記実装端子と前記感温部品とを導通させる第2の配線パターン、及び前記感温部品搭載用の第2の電極パッドが設けられた第2の絶縁基板と、
前記第2の絶縁基板の前記表面に積層固定され、前記第1の収容部を構成する第3の基板と、を備え、
少なくとも1つの前記実装端子と前記第1の電極パッドとは、第1の熱伝導部及び前記第1の配線パターンにより電気的に接続され、
他の少なくとも1つの前記実装端子と前記第2の電極パッドとは、第2の熱伝導部及び前記第2の配線パターンにより電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric vibration element; a temperature-sensitive component for detecting temperature; and a container having a first housing part for housing the piezoelectric vibration element and having a second housing part for housing the temperature-sensitive part. Piezoelectric device,
The container has a first insulating substrate having a through-hole constituting the second accommodating portion and having a plurality of mounting terminals at the bottom,
A back surface is laminated and fixed to a surface portion opposite to the bottom portion of the first insulating substrate, and a first electrode pad for mounting the piezoelectric vibration element is provided on a surface opposite to the back surface, A first wiring pattern for electrically connecting the mounting terminal and the first electrode pad to the back surface, a second wiring pattern for electrically connecting the mounting terminal and the temperature sensitive component, and a first wiring pattern for mounting the temperature sensitive component. A second insulating substrate provided with two electrode pads;
A third substrate that is laminated and fixed to the surface of the second insulating substrate and constitutes the first housing portion,
At least one of the mounting terminals and the first electrode pad are electrically connected by a first heat conducting portion and the first wiring pattern,
The other at least one mounting terminal and the second electrode pad are electrically connected by a second heat conducting portion and the second wiring pattern.
圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子を収容する第1の収容部を有し、前記感温部品を収容する第2の収容部を有した容器と、を備えた圧電デバイスであって、
前記容器は、前記第2の収容部を構成する貫通孔を有し且つ底部に複数の実装端子を備えた第1の絶縁基板と、
前記第1の絶縁基板の前記底部とは反対側の表部に対してを積層固定され、前記裏面とは反対側の表面に前記圧電振動素子搭載用の第1の電極パッドが設けられ、前記裏面に前記実装端子と前記第1の電極パッドとを導通させる第1の配線パターン、前記実装端子と前記感温部品とを導通させる第2の配線パターン、及び前記感温部品搭載用の第2の電極パッドが設けられた第2の絶縁基板と、
前記第2の絶縁基板の前記表面に積層固定され、前記第1の収容部を構成する第3の基板と、を備え、
少なくとも1つの前記実装端子と前記第1の電極パッドとは、第1の熱伝導部により電気的に接続され、
他の少なくとも1つの前記実装端子と前記第2の電極パッドとは、第2の熱伝導部及び前記第2の配線パターンにより電気的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric vibration element; a temperature-sensitive component for detecting temperature; and a container having a first housing part for housing the piezoelectric vibration element and having a second housing part for housing the temperature-sensitive part. Piezoelectric device,
The container has a first insulating substrate having a through-hole constituting the second accommodating portion and having a plurality of mounting terminals at the bottom,
A first electrode pad for mounting the piezoelectric vibration element is provided on a surface opposite to the back surface, and is laminated and fixed to a surface portion opposite to the bottom portion of the first insulating substrate; A first wiring pattern for electrically connecting the mounting terminal and the first electrode pad on the back surface, a second wiring pattern for electrically connecting the mounting terminal and the temperature sensitive component, and a second for mounting the temperature sensitive component. A second insulating substrate provided with an electrode pad of
A third substrate that is laminated and fixed to the surface of the second insulating substrate and constitutes the first housing portion,
At least one of the mounting terminals and the first electrode pad is electrically connected by a first heat conducting unit,
The other at least one mounting terminal and the second electrode pad are electrically connected by a second heat conducting portion and the second wiring pattern.
前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方の少なくとも一部は、前記第1の絶縁基板の内部に貫通配置されていることを特徴とする請求項1、又は2に記載の圧電デバイス。   3. The piezoelectric device according to claim 1, wherein at least a part of at least one of the first and second heat conducting portions is disposed through the first insulating substrate. 4. device. 前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方の少なくとも一部は、前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする請求項1、又は2に記載の圧電デバイス。   At least one part of at least any one of the said 1st, 2nd heat conduction part is arrange | positioned in the castellation provided in the outer surface of the said container, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. The piezoelectric device described. 前記第1、第2の熱伝導部のうちの一方の少なくとも一部は、前記第1の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする請求項1、又は2に記載の圧電デバイス。   A castellation in which at least a part of one of the first and second heat conducting portions is disposed penetrating inside the first insulating substrate, and at least a part of the other is provided on an outer surface of the container. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is disposed inside. 前記第1、第2の熱伝導部の少なくとも何れか一方は、前記第1の絶縁基板の内部に貫通配置された熱伝導部と、前記絶縁容器外側面に設けられたキャスタレーション内に配置された熱伝導部と、が連結していることを特徴とする請求項1、又は2に記載の圧電デバイス。   At least one of the first and second heat conducting portions is disposed in a heat conducting portion penetrating the inside of the first insulating substrate and a castellation provided on the outer surface of the insulating container. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the heat conduction unit is connected to the piezoelectric device. 前記第1の収容部を気密封止する蓋部材を備え、
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第3の熱伝導部により、前記感温部品と接続する実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
A lid member for hermetically sealing the first accommodating portion;
The lid member is electrically connected to a mounting terminal connected to the temperature-sensitive component by a third heat conducting portion that penetrates the inside of the container. The piezoelectric device according to claim 1.
前記圧電振動素子の圧電基板は、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を中心として、
前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ所定の角度だけ傾けた軸をZ’軸とし、
前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をY’軸とし、
前記X軸と前記Z’軸に平行な面で構成され、
前記Y’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、
前記X軸に平行な辺を長辺とし、
前記Z’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたATカット水晶振動素子であることを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
The piezoelectric substrate of the piezoelectric vibration element is centered on the X axis of an orthogonal coordinate system including an X axis as an electric axis which is a crystal axis of quartz, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis. As
An axis obtained by inclining the Z axis by a predetermined angle in the −Y direction of the Y axis is defined as a Z ′ axis.
An axis obtained by inclining the Y axis by the predetermined angle in the + Z direction of the Z axis is a Y ′ axis,
It is composed of a plane parallel to the X axis and the Z ′ axis,
A quartz substrate having a thickness in a direction parallel to the Y ′ axis,
The side parallel to the X axis is the long side,
8. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is an AT-cut quartz crystal resonator element using a quartz substrate having a side parallel to the Z ′ axis as a short side.
前記圧電振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration element is a tuning fork type crystal vibration element. 前記圧電振動素子は、ATカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記第1の収容部に併置されていることを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。   8. The piezoelectric device according to claim 1, wherein an AT-cut crystal resonator element and a tuning-fork crystal resonator element are juxtaposed in the first housing portion. device. 請求項1乃至10のうち何れか一項に記載の圧電デバイスを備えたことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the piezoelectric device according to claim 1.
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