JP6652459B2 - Crystal oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器等に用いられる水晶振動子に関するものである。 The present invention relates to a crystal resonator used for electronic equipment and the like.
水晶振動子は、水晶素子の圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させるものである。例えば、基板と、第一凹部を設けるために基板の上面に設けられた第一枠体と、第二凹部を設けるために第一枠体の上面に設けられた第二枠体とを有しているパッケージと、第一枠体の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、基板の上面に設けられた接続パッドに実装された感温素子と、を備えた水晶振動子が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
The crystal oscillator generates a specific frequency by utilizing the piezoelectric effect of a crystal element. For example, a substrate, a first frame provided on the upper surface of the substrate to provide a first recess, and a second frame provided on the upper surface of the first frame to provide a second recess Package, a crystal element mounted on an electrode pad provided on the upper surface of the first frame, and a temperature-sensitive element mounted on a connection pad provided on the upper surface of the substrate. It has been proposed (for example, see
上述した水晶振動子には、複数個の感温素子を基板に実装することが検討されているが、実装された感温素子ごとに水晶素子との温度差が生じてしまう虞があった。また、複数の感温素子と水晶素子との間で温度差が生じることによって、水晶素子への補正値にバラツキが生じてしまう虞があった。 In the above-described crystal resonator, mounting of a plurality of temperature sensing elements on a substrate has been studied. However, there is a risk that a temperature difference between the mounted temperature sensing element and the crystal element may occur. Further, when a temperature difference occurs between the plurality of temperature sensing elements and the crystal element, there is a possibility that the correction value for the crystal element varies.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の感温素子と水晶素子との温度差を低減することができ、水晶素子への補正値のバラツキを低減させることが可能な水晶振動子を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to reduce a temperature difference between a plurality of temperature-sensitive elements and a crystal element, and to reduce a variation in a correction value to the crystal element. The task is to provide children.
本発明の一つの態様による水晶振動子は、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、第一枠体の上面に設けられた一対の電極パッドと、基板の上面に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、電極パッドに実装された水晶素子と、少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、第二枠体の上面に接合された蓋体と、基板の上面に設けられ、接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、を備え、一対の電極パッドが第一枠体の内周縁の一辺に沿って隣接するようにして設けられており、接続パターンが、平面透視して、電極パッドと重なるようにして設けられていることを特徴とするものである。 A quartz resonator according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along an outer peripheral edge of an upper surface of the substrate, and a first frame provided along an outer peripheral edge of the first frame. Two frames, a pair of electrode pads provided on the upper surface of the first frame, at least four or more connection pads provided on the upper surface of the substrate, and at least four crystal elements mounted on the electrode pads. At least two or more temperature-sensitive elements mounted on the connection pads, a lid joined to the upper surface of the second frame, and a connection pattern provided on the upper surface of the substrate and electrically connected to the connection pads. And a pair of electrode pads are provided so as to be adjacent to each other along one side of the inner peripheral edge of the first frame body, and the connection pattern is provided so as to overlap the electrode pads in a plan view. It is characterized by having.
本発明の一つの態様による水晶振動子は、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、第一枠体の上面に設けられた一対の電極パッドと、基板の上面に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、電極パッドに実装された水晶素子と、少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、第二枠体の上面に接合された蓋体と、基板の上面に設けられ、接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、を備え、一対の電極パッドが第一枠体の内周縁の一辺に沿って隣接するようにして設けられており、接続パターンが、平面透視して、電極パッドと重なるようにして設けられている。このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことで、第一感温素子と第二感温素子との温度差を低減することができ、感温素子の温度情報により温度補正される水晶素子への補正値のバラツキを低減させることが可能となる。 A quartz resonator according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along an outer peripheral edge of an upper surface of the substrate, and a first frame provided along an outer peripheral edge of the first frame. Two frames, a pair of electrode pads provided on the upper surface of the first frame, at least four or more connection pads provided on the upper surface of the substrate, and at least four crystal elements mounted on the electrode pads. At least two or more temperature-sensitive elements mounted on the connection pads, a lid joined to the upper surface of the second frame, and a connection pattern provided on the upper surface of the substrate and electrically connected to the connection pads. And a pair of electrode pads are provided so as to be adjacent to each other along one side of the inner peripheral edge of the first frame body, and the connection pattern is provided so as to overlap the electrode pads in a plan view. ing. Such a crystal resonator can reduce the temperature difference between the first temperature sensing element and the second temperature sensing element by further shortening the heat conduction path and further increasing the number of the heat conduction paths. It is possible to reduce the variation of the correction value for the crystal element whose temperature is corrected by the temperature information of the temperature element.
本実施形態における水晶振動子は、図1〜図4に示されているように、パッケージ110と、パッケージ110の上面に実装された水晶素子120と、パッケージ110の上面に実装された複数の感温素子150とを含んでいる。パッケージ110は、基板110aの上面と第一枠体110bの内側面によって囲まれた第一凹部K1が形成されている。また、第一枠体110bの上面と第二枠体110cの内側面によって囲まれた第二凹部K2が形成されている。このような水晶振動子は、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the crystal unit according to the present embodiment includes a
基板110aは、矩形状であり、上面に実装された感温素子150を実装するための実装部材として機能するものである。基板110aは、上面に感温素子150を実装するための接続パッド115が設けられている。
The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the
基板110aは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板110aは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板110aの表面及び内部には、上面に設けられた接続パッド115と、基板110aの下面に設けられた外部端子112とを電気的に接続するためのビア導体114、接続パターン116及び導体パターン117が設けられている。また、基板110aの表面には、第一枠体110bの上面に設けられた電極パッド111と、基板110aの下面に設けられた外部端子112とを電気的に接続するための配線パターン113が設けられている。基板110aの下面には、それぞれ二つずつ外部端子112が設けられている。また、四つの外部端子112の内の二つが、水晶素子120と電気的に接続されており、四つの外部端子112の内の残りの二つが、複数の感温素子150と電気的に接続されている。また、水晶素子120と電気的に接続されている第一外部端子112a及び第二外部端子112bは、図4に示されているように、基板110aの下面の対角に位置するように設けられている。また、複数の感温素子150と電気的に接続されている第三外部端子112c及び第四外部端子112dは、水晶素子120と接続された第一外部端子112a及び第二外部端子112bが設けられた基板110aとは異なる位置に配置するように設けられている。
The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics. The substrate 110a may be one having a single insulating layer or one having a plurality of insulating layers stacked. Via
第一枠体110bは、基板110aの上面の外周縁に沿って配置され、基板110aの上面に第一凹部K1を形成するためのものである。枠体110bは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板110aと一体的に形成されている。第一枠体110bの上面には、水晶素子120を実装するための電極パッド111が設けられている。
The first frame 110b is arranged along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate 110a, and is for forming the first concave portion K1 on the upper surface of the substrate 110a. The frame 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 110a. An
第二枠体110cは、第一枠体110bの外周縁に沿って配置され、第一枠体110bの上面に第二凹部K2を形成するためのものである。第二枠体110cは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板110a及び第一枠体110bと一体的に形成されている。 The second frame 110c is arranged along the outer peripheral edge of the first frame 110b, and is for forming the second concave portion K2 on the upper surface of the first frame 110b. The second frame 110c is made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic, and is formed integrally with the substrate 110a and the first frame 110b.
電極パッド111は、水晶素子120を実装するためのものである。電極パッド111は、第一枠体110bの上面に一対で設けられており、第一枠体110bの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド111は、図3及び図4に示されているように基板110aの上面に設けられた配線パターン113とビア導体114を介して、基板110aの下面に設けられた外部端子112と電気的に接続されている。
The
電極パッド111は、図3に示すように、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bによって構成されている。また、外部端子112は、図4に示すように第一外部端子112a、第二外部端子112b、第三外部端子112c及び第四外部端子112dによって構成されている。ビア導体114は、第一ビア導体114a、第二ビア導体114b、第三ビア導体114c、第四ビア導体114d及び第五ビア導体114eによって構成されている。また、配線パターン113は、第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bによって構成されている。
As shown in FIG. 3, the
第一電極パッド111aは、第一枠体110bに設けられた第一配線パターン113aの一端と電気的に接続されている。また、第一配線パターン113aの他端は、基板110a及び第一枠体110bに設けられた第一ビア導体114aを介して、第一外部端子112aと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド111aは、第一外部端子112aと電気的に接続されることになる。第二電極パッド111bは、第一枠体110bに設けられた第五ビア導体114eを介して、基板110aに設けられた第二配線パターン113bの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン113bの他端は、第二ビア導体114bを介して、第二外部端子112bと電気的に接続されている。
The
外部端子112は、電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子112は、基板110aの下面に設けられている。外部端子112の内の二つの端子は、第一枠体110bの上面に設けられた一対の電極パッド111とそれぞれ電気的に接続されている。外部端子112の内の残りの二つの端子は、基板110aの上面に設けられた四つの接続パッド115と電気的に接続されている。また、第三外部端子112cは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン118に接合された蓋体130がグランド電位となっている第三外部端子112cに接続される。よって、蓋体130による第一凹部K1及び第二凹部K2内の電磁波におけるシールド性が向上する。
The
配線パターン113は、基板110aの上面及び第一枠体110bの上面に設けられ、電極パッド111から近傍のビア導体114に向けて引き出されている。また、配線パターン113は、図3に示すように、第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bによって構成されている。
The
ビア導体114は、基板110aの内部に設けられ、その両端は、配線パターン113、接続パターン116、導体パターン117、又は封止用導体パターン118と電気的に接続されている。ビア導体114は、基板110aに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。また、ビア導体114は、図3及び図4に示すように、第一ビア導体114a、第二ビア導体114b、第三ビア導体114c、第四ビア導体114d及び第五ビア導体114eによって構成されている。
The via
接続パッド115は、矩形状であり、後述する第一感温素子150a及び第二感温素子150bを実装するために用いられている。また、接続パッド115は、図4に示すように、第一接続パッド115a、第二接続パッド115b、第三接続パッド115c及び第四接続パッド115dによって構成されている。また、接続パッド115が、第一枠体110bの内周縁に沿って第一凹部K1内の基板110a上に形成されている。
The
また、接続パッド115には、第一感温素子150a及び第二感温素子150bが実装され、接続パッド115と電気的に接続されている接続パターン116が、平面透視して、電極パッド111と重なるようにして設けられている。このようにすることで、電極パッド111から接続パターン116に水晶素子120の熱が伝導し、第一接続パッド115a及び第三接続パッド115cにその熱が伝わることで、第一感温素子150aと第二感温素子150bとに伝わる熱が共有されることになる。したがって、第一感温素子150aと第二感温素子150bとの温度差を低減することができ、感温素子150の温度情報により温度補正される水晶素子120への補正値のバラツキを低減させることが可能となる。
In addition, the first
ここで基板110aを平面視したときの長辺の寸法が、1.2〜2.5mmであり、短辺の寸法が、1.0〜2.0mmである場合を例にして、接続パッド115の大きさを説明する。接続パッド115の基板110aの短辺と平行な辺の長さは、0.8〜2.0mmであり、基板110aの長辺と平行な辺の長さは、0.25〜0.55mmとなっている。また、第一接続パッド115aと第二接続パッド115bとの間の長さは、0.1〜0.3mmとなっている。
Here, as an example, the dimension of the long side when the substrate 110a is viewed in plan is 1.2 to 2.5 mm, and the dimension of the short side is 1.0 to 2.0 mm. The size of will be described. The length of the side of the
第一接続パッド115a及び第三接続パッド115cと第四外部端子112dとは、基板110aの上面に設けられた第一接続パターン116a、第三接続パターン116c、第一導体パターン117a及び第四ビア導体114dにより接続されている。また、第二接続パッド115b及び第四接続パッド115dと第三外部端子112cとは、基板110aの上面に設けられた第二接続パターン116b、第四接続パターン116d、第二導体パターン117b及び第三ビア導体114cにより接続されている。
The
接続パターン116は、隣接する接続パッド115を電気的に接続し、ビア導体114に接続するためのものである。接続パターン116は、第一接続パターン116a、第二接続パターン116b、第三接続パターン116c及び第四接続パターン116dによって構成されている。第一接続パターン116aは、第一接続パッド115aと電気的に接続され、第二接続パターン116bは、第二接続パッド115bと電気的に接続されている。また、第三接続パターン116cは、第三接続パッド115cと電気的に接続され、第四接続パターン116dは、第四接続パッド115dと電気的に接続されている。
The
第一接続パターン116aの一部は、図3及び図4に示すように、平面透視して、第一電極パッド111aと重なるようにして設けられており、第三接続パターン116cの一部は、第二電極パッド111bと重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶素子120から伝わる熱が、第一電極パッド111aから直下にある基板110aを介して、第一接続パターン116aから第一接続パッド115aに伝わることになる。また、第二電極パッド111bから直下にある基板110aを介して、第三接続パターン116cから第三接続パッド115cに伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことにより、水晶素子120の温度と第一感温素子150a及び第二感温素子150bの温度とが近似することになり、第一感温素子150a及び第二感温素子150bから出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子120の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, a part of the first connection pattern 116a is provided so as to overlap the
導体パターン117は、隣接する接続パターン116を電気的に接続し、外部端子112に接続するためのものである。導体パターン117は、第一導体パターン117a及び第二導体パターン117bによって構成されている。第一導体パターン117aは、第一接続パターン116aと第三接続パターン116cとを電気的に接続し、第二導体パターン117bは、第二接続パターン116b及び第四接続パターン116dとを電気的に接続している。
The
封止用導体パターン118は、蓋体130と接合部材131を介して接合する際に、接合部材131の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン118は、図3及び図4に示すように、第三ビア導体114cを介して、第三外部端子112cと電気的に接続されている。封止用導体パターン118は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る接続パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、第二枠体110cの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば10〜25μmの厚みに形成されている。
The sealing
第二凹部K2の開口部の形状は、平面視して、矩形状となっている。ここで基板110aを平面視したときの長辺の寸法が、1.2〜2.5mmであり、短辺の寸法が、1.0〜2.0mmである場合を例にして、第二凹部K2の開口部の大きさを説明する。第二凹部K2の長辺の長さは、0.6〜1.2mmであり、短辺の長さは、0.3〜1.0mmとなっている。 The shape of the opening of the second concave portion K2 is rectangular in plan view. Here, in the case where the dimension of the long side when the substrate 110a is viewed in plan is 1.2 to 2.5 mm and the dimension of the short side is 1.0 to 2.0 mm, the second concave portion The size of the opening of K2 will be described. The length of the long side of the second concave portion K2 is 0.6 to 1.2 mm, and the length of the short side is 0.3 to 1.0 mm.
ここで、基板110aの作製方法について説明する。基板110aがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、接続パターンの所定部位、具体的には、電極パッド111、外部端子112、配線パターン113、ビア導体114、接続パッド115、接続パターン116、導体パターン117及び封止用導体パターン118となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a method for manufacturing the substrate 110a is described. When the substrate 110a is made of alumina ceramics, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder are prepared. Further, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through hole formed by punching the ceramic green sheet or the like in advance by screen printing or the like known in the art. Further, those green sheets laminated and press-molded are fired at a high temperature. Finally, a predetermined portion of the connection pattern, specifically, an
水晶素子120は、図1及び図2に示されているように、導電性接着剤140を介して電極パッド111上に接合されている。水晶素子120は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。
The
また、水晶素子120は、図1及び図2に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122及び引き出し電極123を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極122は、上面に第一励振用電極122aと、下面に第二励振用電極122bを備えている。引き出し電極123は、励振用電極122から水晶素板121の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極123は、上面に第一引き出し電極123aと、下面に第二引き出し電極123bとを備えている。第一引き出し電極123aは、第一励振用電極122aから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極123bは、第二励振用電極122bから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極123は、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bと接続されている水晶素子120の一端を第一枠体110bの上面と接続した固定端とし、他端を基板110aの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子120が第一枠体110b上に固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、水晶素子120の動作について説明する。水晶素子120は、外部からの交番電圧が引き出し電極123から励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、水晶素板121が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
Here, the operation of the
ここで、水晶素子120の作製方法について説明する。まず、水晶素子120は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子120は、水晶素板121の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極122、引き出し電極123を形成することにより作製される。
Here, a method for manufacturing the
水晶素子120の基板110aへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤140は、例えばディスペンサによって第一電極パッド111a及び第二電極パッド111b上に塗布される。水晶素子120は、導電性接着剤140上に搬送され、導電性接着剤140上に載置される。そして導電性接着剤140は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子120は、電極パッド111に接合される。つまり、水晶素子120の第一引き出し電極123aは、第一電極パッド111aと接合され、第二引き出し電極123bは、第二電極パッド111bと接合される。これによって、水晶素子120が基板110aの第一外部端子112a及び第二外部端子112bと電気的に接続される。
A method for joining the
導電性接着剤140は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
The
感温素子150は、サーミスタ、白金測温抵抗体又はダイオード等が用いられている。サーミスタ素子の場合、感温素子150には、直方体形状であり、両端に接続端子151が設けられている。感温素子150は、第一感温素子150aと第二感温素子150bによって構成されている。感温素子150は、温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から温度情報を得ることができる。感温素子150は、後述する接続端子151間の電圧が、パッケージ110の第三外部端子112c及び第四外部端子112dを介して水晶振動子の外へ出力されることにより、例えば、電子機器等のメインIC(図示せず)で出力された電圧を温度に換算することで温度情報を得ることができる。このような感温素子150を水晶振動子の近くに配置して、これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、メインICにより水晶振動子を駆動する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。
As the
また、感温素子150がサーミスタ素子の場合には、第一感温素子150aと第二感温素子150bとを並列接続されている。このようにすることで、サーミスタ特性を劣化させることなく、狭偏差の抵抗値を得ることできると共に、温度変化に対するサーミスタ素子の感度(抵抗値の変化の割合)を表す物性値であるB定数の低下も抑えることができる
When the
また、白金測温抵抗体が用いられている場合、感温素子150は、直方体形状のセラミック板上の中央に白金を蒸着し、白金電極が設けられている。また、セラミック板の両端には接続端子151が設けられている。白金電極と接続端子とは、セラミック板上面に設けられた引き出し電極により接続されている。白金電極の上面を被覆するようにして絶縁性樹脂が設けられている。
When a platinum resistance temperature detector is used, the
また、ダイオードが用いられている場合、感温素子150は、半導体素子を半導体素子用基板の上面に実装し、その半導体素子及び半導体素子用基板の上面を絶縁性樹脂で被覆された構造である。半導体素子用基板の下面から側面には、アノード端子及びカソード端子となる接続端子151が設けられている。感温素子150は、アノード端子からカソード端子へは電流を流すが、カソード端子からアノード端子へはほとんど電流を流さない順方向特性を有している。感温素子の順方向特性は、温度によって大きく変化する。感温素子に一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、電圧情報を得ることができる。その電圧情報から換算することで水晶素子120の温度情報を得ることができる。ダイオードは、電圧と温度との関係が直線を示している。接続端子151のカソード端子及びアノード端子間の電圧が、第三外部端子112c及び第四外部端子112dを介して水晶振動子の外へ出力される。
When a diode is used, the temperature-
感温素子150は、図2に示すように、基板110aの下面に設けられた接続パッド115に半田等の導電性接合材170を介して実装されている。また、第一感温素子150aの第一接続端子151aは、第一接続パッド115aに接続され、第二感温素子150bの第三接続端子151cは、第三接続パッド115cに接続されている。第一感温素子150aの第二接続端子151bは、第二接続パッド115bと接続され、第二感温素子150bの第四接続端子151dは、第四接続パッド115dに接続されている。第二接続パッド115b及び第四接続パッド115dは、基板110aの下面に設けられた第二接続パターン116b及び第四接続パターン116dを介して第三外部端子112cと接続されている。また、第三外部端子112cは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、第一感温素子150aの第二接続端子151b及び第二感温素子150bの第四接続端子151dは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
As shown in FIG. 2, the
また、少なくとも二つ以上の感温素子150の一部は、平面透視して、水晶素子120に設けられる励振用電極122の平面内に位置させている。つまり、第一感温素子150a及び第二感温素子150bの一部は、平面透視して、水晶素子120に設けられた励振用電極122の平面内に位置させていることにより、励振用電極122の金属膜による電磁波シールド効果によって感温素子150を、電子機器を構成するパワーアンプ等の他の半導体部品や電子部品からのノイズから保護する。よって、励振用電極122の電磁波シールド効果により、感温素子150にノイズが重畳することを低減し、感温素子150の正確な電圧を出力することができる。また、感温素子150から正確な電圧値を出力することができるので、感温素子150から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子120の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。
Further, at least two or more of the
感温素子150の基板110aへの接合方法について説明する。まず、導電性接合材170は、例えばディスペンサによって接続パッド115に塗布される。感温素子150は、導電性接合材170上に載置される。そして導電性接合材170は、加熱させることによって溶融接合される。よって、複数の感温素子150は、接続パッド115にそれぞれ接合される。
A method for joining the
また、感温素子150がサーミスタ素子の場合には、図1及び図2に示すように、直方体形状の両端にそれぞれ一つずつ接続端子151が設けられている。第一接続端子151a及び第三接続端子151cは、第一感温素子150a及び第二感温素子150bの右側面及び上下面に設けられている。また、第二接続端子151b及び第四接続端子151dは、第一感温素子150a及び第二感温素子150bの左側面と上下面に設けられている。このような感温素子150の長辺の長さは、0.4〜0.6mmであり、短辺の長さは、0.2〜0.3mmとなっている。感温素子150の厚み方向の長さは、0.1〜0.3mmとなっている。
When the
導電性接合材170は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材には、塗布し易い粘度に調整するための添加した溶剤が含有されている。鉛フリー半田の成分比率は、錫が95〜97.5%、銀が2〜4%、銅が0.5〜1.0%のものが使用されている。
The
蓋体130は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体130は、真空状態にある第一凹部K1及び第二凹部K2又は窒素ガスなどが充填された第一凹部K1及び第二凹部K2を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、パッケージ110の第二枠体110c上に載置され、第二枠体110cの封止用導体パターン118と蓋体130の接合部材131とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第二枠体110cに接合される。また、蓋体130は、封止用導体パターン118及び第三ビア導体114cを介して基板110aの下面の第三外部端子112cに電気的に接続されている。よって、蓋体130は、パッケージ110の第三外部端子112cと電気的に接続されている。
The lid 130 is made of, for example, an alloy containing at least one of iron, nickel, and cobalt. Such a lid 130 is for hermetically sealing the first concave portion K1 and the second concave portion K2 in a vacuum state or the first concave portion K1 and the second concave portion K2 filled with nitrogen gas or the like. . Specifically, the lid 130 is placed on the second frame 110c of the
接合部材131は、パッケージ110の第二枠体110c上面に設けられた封止用導体パターン118に相対する蓋体130の箇所に設けられている。接合部材131は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、10〜20μmである。例えば、成分比率は、銀が72〜85%、銅が15〜28%のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、10〜40μmである。例えば、成分比率が、金が78〜82%、錫が18〜22%のものが使用されている。
The joining member 131 is provided at a location of the lid 130 opposite to the sealing
本実施形態における水晶振動子は、矩形状の基板110aと、基板110aの上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体110bと、第一枠体110bの外周縁に沿って設けられた第二枠体110cと、第一枠体110bの上面に設けられた一対の電極パッド111と、基板110aの上面に設けられた一対の接続パッド115と、電極パッド111に実装された水晶素子120と、一対の接続パッド115に実装された少なくとも二つ以上の感温素子150と、第二枠体110cの上面に接合された蓋体130と、を備え、一対の電極パッド111が第一枠体110bの内周縁の一辺に沿って隣接するようにして設けられており、接続パターン116が、平面透視して、電極パッド111と重なるようにして設けられている。このようにすることで、電極パッド111から接続パターン116に熱が伝導し、第一接続パッド115a及び第三接続パッド115cに熱が伝わることで、第一感温素子150aと第二感温素子150bとに伝わる熱が共有されることになる。したがって、第一感温素子150aと第二感温素子150bとの温度差を低減することができ、感温素子150の温度情報により温度補正される水晶素子120への補正値のバラツキを低減させることが可能となる。
The crystal unit according to the present embodiment is provided along a rectangular substrate 110a, a first frame 110b provided along an outer peripheral edge of an upper surface of the substrate 110a, and an outer peripheral edge of the first frame 110b. The second frame 110c, a pair of
また、本実施形態における水晶振動子は、接続パターン116が、平面透視して、一対の電極パッド111とそれぞれ一つずつ重なるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶素子120から伝わる熱が、第一電極パッド111aから直下にある基板110aを介して、第一接続パターン116aから第一接続パッド115aに伝わることになる。また、水晶素子120から伝わる熱が、第二電極パッド111bから直下にある基板110aを介して、第三接続パターン116cから第三接続パッド115cに伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことにより、水晶素子120の温度と第一感温素子150a及び第二感温素子150bの温度とが近似することになり、第一感温素子150a及び第二感温素子150bから出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子120の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
Further, the crystal resonator according to the present embodiment is provided such that the
また、本実施形態における水晶振動子は、少なくとも二つ以上の感温素子150の一部が、基板110aに水晶素子120と感温素子150とを実装した状態で、平面透視して、水晶素子120に設けられた励振用電極122の平面内に位置させている。このようにすることによって、励振用電極122の金属膜によるシールド効果によって少なくとも二つ以上の感温素子150を、電子機器を構成するパワーアンプ等の他の半導体部品や電子部品からのノイズから保護する。よって、励振用電極122のシールド効果により、少なくとも二つ以上の感温素子150にノイズが重畳することを低減し、複数の感温素子150の正確な電圧を出力することができる。また、少なくとも二つ以上の感温素子150から正確な電圧値を出力することができるので、少なくとも二つ以上の感温素子150から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子120の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。
In addition, the crystal unit according to the present embodiment has a structure in which at least two or more of the temperature-
また、本実施形態における水晶振動子は、接続パッド115の一つが蓋体130と電気的に接続されている。このようにすることにより、蓋体130がグランド電位と接続されると、第一感温素子150aの第二接続端子151b及び第二感温素子150bの第四接続端子150dがグランド電位と接続されることになるので、少なくとも二つ以上の感温素子150から出力される電圧にノイズが重畳されることを低減し、少なくとも二つ以上の感温素子150の正確な電圧を出力することができる。また、少なくとも二つ以上の感温素子150から正確な電圧値を出力することができるので、少なくとも二つ以上の感温素子150から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子120の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。
In the crystal resonator according to the present embodiment, one of the
(変形例)
以下、本実施形態の変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の変形例における水晶デバイスは、図5〜図6に示されているように、感温素子150の長辺が、基板210aの短辺と平行になるように基板210aの接続パッド215に実装されている点において本実施形態と異なる。
(Modification)
Hereinafter, a crystal device according to a modification of the present embodiment will be described. Note that, of the quartz crystal device according to the modified example of the present embodiment, the same portions as those of the above-described quartz crystal device are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be appropriately omitted. As shown in FIGS. 5 and 6, the crystal device according to the modification of the present embodiment has a
接続パッド215は、矩形状であり、基板210aの下面の中央付近に設けられている。接続パッド215は、図5及び図6に示されているように、接続パッド215の長辺と基板210aの短辺が平行となるように、隣接して設けられている。接続パッド215は、第一接続パッド215a、第二接続パッド215b、第三接続パッド215c及び第四接続パッド215dによって構成されている。また、少なくとも四つの接続パッド215が、基板210aの上面で、第一枠体210bの内周縁に沿って形成されている。第一感温素子150aの第一接続端子151aは、第一接続パッド215aに接続され、第二感温素子150bの第三接続端子151cは、第三接続パッド215cに接続されている。第一感温素子150aの第二接続端子151bは、第二接続パッド215bと接続され、第二感温素子150bの第四接続端子151dは、第四接続パッド215dに接続されている。このように接続パッド215を形成することで、少なくとも四つの接続パッド215で複数の感温素子150を実装することできる。
The
第一接続パターン216a及び第三接続パターン216cの一部は、図5及び図6に示すように、平面透視して、第二電極パッド211bと重なるようにして設けられている。また、このようにすることによって、水晶素子120から伝わる熱が、第二電極パッド211bからから直下にある基板210aを介して、第一接続パターン216a及び第三接続パターン216cから第一感温素子150aが接続されている第一接続パッド215aと第二感温素子150bが接続されている第三接続パッド215cにそれぞれ伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことにより、水晶素子120の温度と第一感温素子150a及び第二感温素子150bの温度とが近似することになり、第一感温素子150a及び第二感温素子150bから出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子120の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
As shown in FIGS. 5 and 6, a part of the first connection pattern 216a and a part of the third connection pattern 216c are provided so as to overlap the
また、本実施形態における水晶振動子は、少なくとも二つの接続パターン216が、平面透視して、一対の電極パッド211の一つと重なるようにして設けられている。このように、第一接続パターン216a及び第三接続パターン216cの一部が、平面透視して、第二電極パッド211bと重なるようにして設けられていることによって、水晶素子120から伝わる熱が、第二電極パッド211bからから直下にある基板210aを介して、第一接続パターン216a及び第三接続パターン216cから第一感温素子150aが接続されている第一接続パッド215aと第二感温素子150bが接続されている第三接続パッド215cにそれぞれ伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことにより、水晶素子120の温度と第一感温素子150a及び第二感温素子150bの温度とが近似することになり、第一感温素子150a及び第二感温素子150bから出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子120の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
Further, in the crystal resonator according to the present embodiment, at least two
尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、水晶素子は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. In the above embodiment, the case where the crystal element is an AT crystal element has been described. However, a tuning-fork type bent crystal having a base and two flat plate-shaped vibrating arms extending in the same direction from the side surface of the base. An element may be used.
上記実施形態では、第二枠体110cが基板110a及び第一枠体110bと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、第二枠体110cが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。 In the above embodiment, the case where the second frame 110c is integrally formed of a ceramic material similarly to the substrate 110a and the first frame 110b has been described, but the second frame 110c may be made of metal. . In this case, the frame is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.
110、210・・・パッケージ
110a、210a・・・基板
110b、210b・・・第一枠体
110c、210c・・・第二枠体
111、211・・・電極パッド
112、212・・・外部端子
113、213・・・配線パターン
114、214・・・ビア導体
115、215・・・接続パッド
116、216・・・接続パターン
118、218・・・封止用導体パターン
120・・・水晶素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
130・・・蓋体
131・・・接合部材
140・・・導電性接着剤
150・・・感温素子
151・・・接続端子
K1・・・第一凹部
K2・・・第二凹部
110, 210: Package 110a, 210a: Substrate 110b, 210b: First frame 110c, 210c:
Claims (5)
前記基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、
前記第一枠体の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、
前記第一枠体の上面に設けられた一対の電極パッドと、
前記基板の上面に設けられた少なくとも四つ以上の接続パッドと、
前記電極パッドに実装された水晶素子と、
前記少なくとも四つ以上の接続パッドに実装された少なくとも二つ以上の感温素子と、
前記第二枠体の上面に接合された蓋体と、
前記基板の上面に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、を備え、
前記一対の電極パッドが前記第一枠体の内周縁の一辺に沿って隣接するようにして設けられており、
前記接続パターンが、平面透視して、前記電極パッドと重なるようにして設けられていることを特徴とする水晶振動子。 A rectangular substrate;
A first frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate,
A second frame provided along the outer peripheral edge of the first frame,
A pair of electrode pads provided on the upper surface of the first frame,
At least four or more connection pads provided on the upper surface of the substrate,
A crystal element mounted on the electrode pad,
At least two or more temperature sensing elements mounted on the at least four or more connection pads,
A lid joined to the upper surface of the second frame,
A connection pattern provided on the upper surface of the substrate and electrically connected to the connection pad;
The pair of electrode pads are provided so as to be adjacent along one side of an inner peripheral edge of the first frame body,
The crystal resonator according to claim 1, wherein the connection pattern is provided so as to overlap with the electrode pad when seen through a plane.
前記接続パターンが、平面透視して、前記一対の電極パッドとそれぞれ一つずつ重なるようにして設けられていることを特徴とする水晶振動子。 The crystal resonator according to claim 1,
A crystal resonator, wherein the connection pattern is provided so as to overlap with each of the pair of electrode pads one by one in a plan view.
少なくとも二つの前記接続パターンが、平面透視して、前記一対の電極パッドの一つと重なるようにして設けられていることを特徴とする水晶振動子。 The crystal resonator according to claim 1,
A crystal resonator, wherein at least two connection patterns are provided so as to overlap with one of the pair of electrode pads when seen through a plane.
前記少なくとも二つ以上の感温素子の一部が、前記第一枠体に前記水晶素子を実装し、前記基板に前記感温素子を実装した状態で、平面透視して、前記水晶素子に設けられた励振用電極の平面内に位置させていることを特徴とする水晶振動子。 The crystal resonator according to claim 1,
A part of the at least two or more temperature-sensitive elements is mounted on the crystal element in a state where the crystal element is mounted on the first frame and the temperature-sensitive element is mounted on the substrate. A quartz resonator characterized in that it is located in the plane of the excitation electrode provided.
前記接続パッドの一つが、前記蓋体と電気的に接続されていることを特徴とする水晶振動子。 The quartz resonator according to claim 1, wherein:
A crystal resonator, wherein one of the connection pads is electrically connected to the lid.
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