JP2018019215A - Crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
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 in an electronic device or 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 resonator generates a specific frequency by using the piezoelectric effect of the crystal element. For example, it has a substrate, a first frame provided on the upper surface of the substrate to provide the first recess, and a second frame provided on the upper surface of the first frame to provide the second recess. And 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 (see, for example,
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。 Although it has been studied to mount a plurality of temperature sensitive elements on a substrate in the above-described crystal resonator, there is a possibility that a temperature difference from the crystal element may occur for each mounted temperature sensitive element. In addition, the temperature difference between the plurality of temperature-sensitive elements and the crystal element may cause variations in the correction value for the crystal element.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce a temperature difference between a plurality of temperature-sensitive elements and a crystal element, and can reduce variation in correction values for the crystal element. The challenge 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一対の接続パッドと、電極パッドに実装された水晶素子と、一対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、を備えていることを特徴とするものである。 A crystal resonator according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along the outer periphery of the upper surface of the substrate, and a first frame provided along the outer periphery of the first frame. Mounted on two frames, a pair of electrode pads provided on the upper surface of the first frame, a pair of connection pads provided on the upper surface of the substrate, a crystal element mounted on the electrode pads, and a pair of connection pads And at least two or more temperature sensitive elements and a lid joined to the upper surface of the second frame.
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一対の接続パッドと、電極パッドに実装された水晶素子と、一対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、を備えている。このように、複数の感温素子が一対の接続パッドに実装されているので、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となる。 A crystal resonator according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along the outer periphery of the upper surface of the substrate, and a first frame provided along the outer periphery of the first frame. Mounted on two frames, a pair of electrode pads provided on the upper surface of the first frame, a pair of connection pads provided on the upper surface of the substrate, a crystal element mounted on the electrode pads, and a pair of connection pads And at least two or more temperature sensitive elements, and a lid joined to the upper surface of the second frame. As described above, since the plurality of temperature sensing elements are mounted on the pair of connection pads, the temperature difference between the plurality of temperature sensing elements and the crystal element can be reduced, and variation in the correction value to the crystal element can be reduced. It becomes possible to make it.
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 resonator 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
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及び接続パターン116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
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
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
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一対の接続パッド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及び第二接続パッド115bによって構成されている。また、一対の接続パッド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の上面に形成されている。このように接続パッド115を形成することで、一対の接続パッド115で複数の感温素子150を実装することできると共に、複数の感温素子150を実装するための接続パッド115の面積も大きくすることができるため、複数の感温素子150が接続パッド115から外れることを抑えつつ、感温素子150と接続パッド115の接合強度を向上させることが可能となる。また、導電性接合材170は、接続パッド115の下面と感温素子150の接続端子151との間にも設けられている。
The
また、一対の接続パッド115には、第一感温素子150a及び第二感温素子150bが実装されているので、隣接している第一感温素子150aに伝わった熱が、接続パッド115を介して第二感温素子150bと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。
Further, since 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, taking the case where the long side dimension of the
第一接続パッド115a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、基板110aの上面に設けられ、接続パッド115から所定の外部端子112に向けて引き出されている。また、接続パターン116は、図4に示すように、第一接続パターン116a及び第二接続パターン116bによって構成されている。第一接続パターン116aの長さと第二接続パターン116bの長さは、略等しい長さとなっている。ここで、略等しい長さとは、基板110aの上面に設けられた第一接続パターン116aの長さと基板110aの上面に設けられた第二接続パターン116bの長さとの差が0〜200μm異なるものを含むものとする。接続パターン116の長さは、各接続パターン116の中心を通る直線の長さを測定したものとする。つまり、第一接続パターン116aの配線長と、第二接続パターン116bの配線長とが略等しい長さとなることによって、発生する抵抗値が等しくなり、感温素子150に付与される負荷抵抗も均一になるため、安定して電圧を出力することが可能となる。
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及び第二接続パターン116b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と電気的に接続し、第二接続パターン116bは、第二接続パッド115bと電気的に接続している。
The
また、第一接続パターン116aは、図3及び図4に示すように、平面透視して、一対の電極パッド111の間を位置す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、電極パッド111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。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ことができるので、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, as shown in FIGS. 3 and 4, 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 recess K2 is a rectangular shape in plan view. Here, taking the case where the long side dimension of the
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
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, 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。
Further, 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 manufacturing method of 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 bonding 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。
In the case where a platinum resistance thermometer 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
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及び第二感温素子150bの第三接続端子151cは、第一接続パッド115aに接続され、第二接続端子151b及び第四接続端子151dは、第二接続パッド115bに接続されている。第二接続パッド115bは、基板110aの下面に設けられた第二接続パターン116b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、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、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 of the two or more temperature
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 bonding the temperature
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 temperature
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170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上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
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
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、を備えている。このようにすることで、一対の接続パッド115には、第一感温素子150a及び第二感温素子150bが実装されているので、隣接している第一感温素子150aに伝わった熱が、接続パッド115を介して第二感温素子150bと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 resonator in the present embodiment is provided along a
また、本実施形態における水晶振動子は、基板110aの上面に設けられ、接続パッド115と電気的に接続された接続パターン116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、一対の電極パッド111の間に位置す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、電極パッド111から直下にある基板110aを介して、第一接続パターン116aに伝わり、第一接続パッド115a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ことができるので、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、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。
In addition, the crystal resonator according to this embodiment includes a
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。
Further, in the crystal resonator according to the present embodiment, 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 this 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, in the quartz crystal device according to the modification of the present embodiment, the same parts as those of the quartz crystal device described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. As shown in FIGS. 5 to 6, the crystal device according to the modification of the present embodiment has
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及び第二接続パッド215bによって構成されている。また、一対の接続パッド215が、基板210aの上面で、第一枠体210bの内周縁近辺まで延出するように形成されている。このように接続パッド215を形成することで、一対の接続パッド215で複数の感温素子150を実装することできると共に、複数の感温素子150を実装するための接続パッド215の面積も大きくすることができるため、複数の感温素子150が接続パッド215から外れることを抑えつつ、感温素子150と接続パッド215の接合強度を向上させることが可能となる。また、導電性接合材170は、接続パッド215の下面と感温素子150の接続端子151との間にも設けられている。
The
接続パターン216は、図5及び図6に示すように、基板210aの上面に設けられ、接続パッド215から所望のビア導体214に向けてそれぞれ引き出されている。また、第一接続パターン216aは、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から基板210aを介して、第一接続パターン216aに伝わり、第一接続パッド215a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ことができるので、水晶素子120の温度と感温素子150の温度とが近似することになり、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, the
また、本実施形態における水晶振動子は、基板210aの上面に設けられ、接続パッド215と電気的に接続された接続パターン216と、を備え、一対の電極パッド211が第一枠体210b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216の一つが、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から直下にある第一枠体210bを介して、第一接続パターン216aから第一接続パッド215aに伝わることになる。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、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の温度とがさらに近似することになり、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 includes a
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。 In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the case where an AT crystal element is used as the 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
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 ...
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一対の接続パッドと、
前記電極パッドに実装された水晶素子と、
前記一対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、を備えていることを特徴とする水晶デバイス。 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,
A pair of 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 pair of connection pads;
And a lid bonded to the upper surface of the second frame.
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、前記一対の電極パッドの間に位置す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 connection pattern provided on the upper surface of the substrate and electrically connected to the connection pads,
The pair of electrode pads are provided so as to be adjacent along one side of the inner peripheral edge of the first frame,
A crystal resonator, wherein the connection pattern is provided so as to be positioned between the pair of electrode pads as seen in a plan view.
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、
前記接続パターンの一つが、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 connection pattern provided on the upper surface of the substrate and electrically connected to the connection pads,
The pair of electrode pads are provided so as to be adjacent along one side of the inner peripheral edge of the first frame,
One of the connection patterns is provided so as to overlap with one of the pair of electrode pads in a plan view.
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, wherein:
A part of the at least two temperature-sensitive elements is provided on the crystal element in a plan view with the crystal element mounted on the first frame and the temperature-sensitive element mounted on the substrate. A quartz crystal resonator, wherein the crystal resonator is positioned in a plane of the excitation electrode formed.
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 crystal resonator according to any one of claims 1 to 4,
One of the connection pads is electrically connected to the lid body.
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