WO2019188675A1 - 圧電振動デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a piezoelectric vibration device used for various electronic devices such as communication devices.
- piezoelectric vibration devices are widely used as piezoelectric vibration devices.
- a temperature-compensated piezoelectric oscillator that compensates the frequency-temperature characteristics of a piezoelectric vibrator is widely used as a frequency source for portable communication devices whose temperature environment changes.
- Such a temperature-compensated piezoelectric oscillator includes an integrated circuit element incorporating a temperature sensor and a temperature compensation circuit.
- the temperature-compensated piezoelectric oscillator generates a compensation voltage and controls the oscillation frequency based on the temperature detected by a temperature sensor built in the integrated circuit element (see, for example, Patent Document 1).
- the surface mount type temperature compensated piezoelectric oscillator its external connection terminal is bonded to an external circuit board using a bonding material such as solder. Heat generated from an electronic component (for example, a power transistor) serving as a heat source mounted on an external circuit board is conducted to a temperature compensated piezoelectric oscillator mounted on the circuit board.
- a bonding material such as solder.
- An electronic component that is a heat source for an external circuit board rapidly generates heat when the electronic component is energized.
- the temperature-compensated piezoelectric oscillator configured so that the piezoelectric vibrator is closer to the external circuit board than the integrated circuit element is Due to the heat from the circuit board, the piezoelectric vibrator becomes higher in temperature than the integrated circuit element, and a temperature difference is generated. Until this temperature difference disappears and the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element reach a thermal equilibrium state, accurate temperature compensation becomes difficult, and frequency fluctuation, so-called frequency drift occurs.
- the effect becomes significant in an electronic device in which energization and shut-off (on / off) to an electronic component serving as a heat source for an external circuit board are performed relatively frequently.
- the present invention has been made in view of the above points, and allows a temperature difference between a piezoelectric vibrator and an integrated circuit element caused by heat from an external circuit board on which the piezoelectric vibration device is mounted.
- the purpose is to suppress as much as possible.
- the piezoelectric vibration device of the present invention includes a piezoelectric vibrator having a plurality of external connection terminals and a plurality of mounting electrodes, and a plurality of mounting terminals connected to the plurality of mounting electrodes,
- a piezoelectric vibration device comprising an integrated circuit element mounted on a vibrator
- the piezoelectric vibrator includes a piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces thereof, and a first sealing member that covers and seals one principal surface side of the two principal surfaces of the piezoelectric diaphragm.
- a second sealing member that covers and seals the other main surface side of the two main surfaces of the piezoelectric diaphragm,
- Each of the plurality of mounting electrodes is electrically connected to each excitation electrode or each of the plurality of external connection terminals respectively formed on the two main surfaces,
- the plurality of mounting terminals are arranged closer to the outer periphery, At least one mounting electrode of the mounting electrode that is electrically connected to the external connection terminal extends inward from at least the plurality of mounting terminals in a mounting region where the integrated circuit element is mounted.
- a wiring pattern is provided.
- At least one mounting electrode of the mounting electrodes electrically connected to the external connection terminal extends inward from the plurality of mounting terminals in the mounting region where the integrated circuit element is mounted. Since the wiring pattern is provided, heat from the external circuit board on which the piezoelectric vibration device is mounted is electrically connected to the external connection terminal joined to the circuit board and the external connection terminal. The mounting electrode is conducted to the wiring pattern extending inward of the mounting region. With the heat from the external circuit board conducted to the wiring pattern, the integrated circuit element in the mounting area can be heated to increase its temperature.
- the piezoelectric vibrator When the piezoelectric vibration device is mounted on an external circuit board, for example, the piezoelectric vibrator has a configuration closer to the circuit board than an integrated circuit element.
- the temperature of the piezoelectric vibrator becomes higher than that of the integrated circuit element, by increasing the temperature of the integrated circuit element as described above, the temperature difference between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element is suppressed, and the piezoelectric vibration is quickly performed.
- the child and the integrated circuit element can be in thermal equilibrium.
- the piezoelectric vibrator has a three-layer laminated structure in which the principal surface sides of the piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces thereof are sealed with the first and second sealing members, respectively.
- the thickness can be reduced (lower profile).
- the plurality of mounting electrodes and the wiring pattern are provided on the outer surface of the first sealing member, and the plurality of external connection terminals are provided on the outer surface of the second sealing member, and the piezoelectric vibrator Are a plurality of electrodes that penetrate the first sealing member, the piezoelectric diaphragm, and the second sealing member in the thickness direction and electrically connect the mounting electrodes and the external connection terminals, respectively. It is good also as a structure which has this through-electrode.
- the external connection terminal to be joined to the external circuit board is provided on the outer surface of the second sealing member constituting one surface of the piezoelectric vibrator, and constitutes the other surface of the piezoelectric vibrator.
- a mounting electrode to which a mounting terminal of the integrated circuit element is connected is provided on the outer surface of the first sealing member.
- the integrated circuit element is mounted on the surface opposite to the surface of the piezoelectric vibrator bonded to the external circuit board.
- the mounting electrode that is electrically connected to the connection terminal via the through electrode has a wiring pattern extending to the inside of the mounting area where the integrated circuit element is mounted. Heat from the substrate is conducted to the wiring pattern of the mounting electrode through the external connection terminal and the through electrode. The heat from the external circuit board conducted to the wiring pattern extending to the inside of the mounting area can heat the integrated circuit element in the mounting area to increase its temperature, thereby increasing the temperature of the integrated circuit element. The temperature difference between the piezoelectric vibrator and the piezoelectric vibrator can be quickly eliminated to achieve a thermal equilibrium state.
- the wiring pattern may be configured to extend at least to the vicinity of the center in the mounting region where the integrated circuit element is mounted.
- the wiring pattern of the mounting electrode that is electrically connected to the external connection terminal extends to the vicinity of the center of the mounting area where the integrated circuit element is mounted.
- the heat from the external circuit board conducted to the pattern can heat the vicinity of the central portion of the integrated circuit element in the mounting region, thereby efficiently increasing the temperature of the integrated circuit element.
- the wiring pattern may be configured to electrically connect the at least one mounting electrode to the external connection terminal.
- the wiring pattern not only heats the integrated circuit element by the heat from the external circuit board conducted through the external connection terminal, but also the mounting pattern and the external connection with the wiring pattern itself.
- the terminal can be electrically connected.
- the at least one mounting electrode is electrically connected to an external connection terminal that is electrically connected to an electronic component serving as a heat source mounted on an external circuit board among the plurality of external connection terminals. It is good also as a structure to be made.
- the mounting electrode having the wiring pattern is electrically connected to the external connection terminal that is electrically connected to the electronic component serving as the heat source mounted on the external circuit board.
- the temperature of the integrated circuit element can be increased more efficiently by the heat conducted from the electronic component serving as the heat source of the circuit board to the wiring pattern.
- the integrated circuit element includes a temperature sensor, and the wiring pattern is extended so that at least a part of a projection area where the temperature sensor is projected overlaps the mounting area where the integrated circuit element is mounted. It is good also as a structure.
- the wiring pattern is extended so as to overlap at least a part of the projection area of the temperature sensor built in the integrated circuit element, the wiring pattern is transmitted from the external circuit board conducted to the wiring pattern.
- the portion of the temperature sensor incorporated in the integrated circuit element can be efficiently heated by the heat, and the temperature can be increased.
- a temperature difference between the piezoelectric vibrator, which has a higher temperature than the integrated circuit element, and the temperature sensor of the integrated circuit element can be quickly eliminated to achieve a thermal equilibrium state.
- the integrated circuit element compensates the frequency temperature characteristics of the piezoelectric vibrator based on the temperature detected by the temperature sensor, frequency fluctuations caused by the temperature difference between the piezoelectric vibrator and the temperature detected by the temperature sensor are suppressed. Thus, accurate temperature compensation can be performed.
- the integrated circuit element has a rectangular shape in plan view, and the plurality of mounting terminals are close to one of the two opposing sides of the rectangle, and on the opposing side of the one set.
- the wiring pattern may be arranged so as to cross between the two rows in the mounting region where the integrated circuit element is mounted.
- the wiring pattern is extended so as to cross between the two rows of the plurality of mounting terminals arranged in two rows, near a pair of opposing sides of the rectangular integrated circuit element in plan view. Because of the heat from the external circuit board conducted to the wiring pattern, the part between the two rows of mounting terminals near the outer periphery of the integrated circuit element mounted in the mounting area, that is, the central part of the integrated circuit element The temperature of the integrated circuit element can be rapidly increased by efficient heating.
- the portions of the mounting electrodes that are electrically connected to the excitation electrodes of the two main surfaces, respectively, extend outside the mounting region so that they are located on opposite sides of the one set of the integrated circuit elements.
- the integrated circuit element may be mounted on the piezoelectric vibrator.
- the part of each mounting electrode that is electrically connected to each excitation electrode extends outside the mounting region, and is located on the opposite side of one set of the integrated circuit element.
- the sealing resin When the sealing resin is injected between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator, it can be performed from the opposite side of one set, and the portion extending outside the mounting region can be covered with the sealing resin. it can.
- the active surface of the integrated circuit element is opposed to the plurality of mounting electrodes of the piezoelectric vibrator, and the plurality of mounting terminals of the integrated circuit element and the plurality of the mounting of the piezoelectric vibrator
- the electrodes may be electrically connected to each other through a metal member.
- the active surface of the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator are close to each other, and the heat of the piezoelectric vibrator is efficiently conducted to the integrated circuit element through the metal member to increase the temperature of the integrated circuit element. be able to.
- a configuration in which a sealing resin is filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element may be employed.
- the mechanical strength between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator can be ensured.
- At least one mounting electrode of the mounting electrodes electrically connected to the external connection terminal extends inward from the plurality of mounting terminals in the mounting region where the integrated circuit element is mounted. Since the wiring pattern is provided, heat from an external circuit board on which the piezoelectric vibration device is mounted is electrically connected to the external connection terminal joined to the circuit board and the external connection terminal. The mounting electrode is conducted to the wiring pattern extending inward of the mounting region. The heat conducted to the wiring pattern can quickly increase the temperature of the integrated circuit element mounted in the mounting area, and the temperature of the piezoelectric vibrator is higher than that of the integrated circuit element by the heat from the external circuit board. Therefore, the temperature difference between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element can be suppressed, and the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element can be quickly brought into a thermal equilibrium state.
- the piezoelectric vibrator has a three-layer laminated structure in which each main surface side of the piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both main surfaces thereof is sealed with the first and second sealing members, respectively.
- the thickness can be reduced (lower profile).
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm of FIG.
- FIG. 3 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the crystal diaphragm of FIG. 1.
- FIG. 4 is a schematic plan view showing one main surface side of the first sealing member of FIG. 1.
- FIG. 5 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the first sealing member of FIG. 1.
- FIG. 6 is a schematic plan view showing one main surface side of the second sealing member of FIG. 1.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm of FIG.
- FIG. 3 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface
- FIG. 7 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the second sealing member of FIG. 1.
- FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to an embodiment of another invention.
- FIG. 9 is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm of FIG.
- FIG. 10 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the crystal diaphragm of FIG.
- FIG. 11 is a schematic plan view showing one main surface side of the first sealing member of FIG. 8.
- FIG. 12 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the first sealing member of FIG. 8.
- FIG. 13 is a schematic plan view showing one main surface side of the second sealing member of FIG. 8.
- FIG. 14 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the second sealing member of FIG. 8.
- FIG. 15 is a schematic plan view which shows the one main
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.
- the temperature-compensated crystal oscillator 1 of this embodiment includes a crystal resonator 2 and an IC 3 as an integrated circuit element mounted on the crystal resonator 2.
- the crystal unit 2 includes a crystal plate 4 that is a piezoelectric plate, a first sealing member 5 that covers one main surface of the crystal plate 4 and hermetically seals, and the other of the crystal plate 4. And a second sealing member 6 that covers the main surface side and hermetically seals.
- first and second sealing members 5 and 6 are joined to both main surface sides of the crystal diaphragm 4 to form a so-called sandwich structure package.
- the package of the crystal unit 2 is a rectangular parallelepiped and has a rectangular shape in plan view.
- the package size of the crystal unit 2 of this embodiment is, for example, 1.0 mm ⁇ 0.8 mm in a plan view, and the size and height are reduced.
- the package size is not limited to the above. Even a size different from this is applicable.
- the IC 3 mounted on the crystal unit 2 is an integrated circuit element having a rectangular parallelepiped shape in which an oscillation circuit, a temperature sensor, and a temperature compensation circuit are integrated into one chip.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm 4
- FIG. 3 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the crystal diaphragm 4.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing the front surface side of the crystal diaphragm 4
- FIG. 3 is a schematic plan view showing the back surface side seen through from the front surface side of the crystal diaphragm 4.
- the quartz crystal plate 4 of this embodiment is an AT cut quartz plate, and both main surfaces of the front and back are XZ ′ planes.
- the quartz crystal plate 4 includes a substantially rectangular vibrating portion 41, a frame portion 43 surrounding the vibrating portion 41 with a space (gap) 42 therebetween, and a connecting portion 44 that connects the vibrating portion 41 and the frame portion 43. And.
- the vibration part 41, the frame part 43, and the connection part 44 are integrally formed. Although not shown, the vibrating part 41 and the connecting part 44 are formed thinner than the frame part 43.
- a pair of first and second excitation electrodes 45 and 46 are respectively formed on both main surfaces on the front and back sides of the vibration part 41.
- First and second extraction electrodes 47 and 48 are extracted from the first and second excitation electrodes 45 and 46, respectively.
- the first lead electrode 47 on the front surface side is drawn to the connection bonding pattern 401 formed on the frame portion 43 through the connecting portion 44.
- the second extraction electrode 48 on the back surface side is drawn out to the connection bonding pattern 402 formed on the frame portion 43 through the connecting portion 44.
- the connection bonding pattern 402 extends along the short side of the quartz-crystal diaphragm 4 having a rectangular shape in plan view and reaches the periphery of a fifth through electrode 415 described later.
- the vibration part 41 is connected by the connection part 44 of one place, compared with the structure connected by two or more connection parts 44, the stress which acts on the vibration part 41 can be reduced. .
- the entire circumference of the frame portion 43 is formed in an annular shape so as to substantially follow the outer peripheral edge except for the four corners of the quartz crystal vibration plate 4.
- a first sealing bonding pattern 51 corresponding to the first sealing bonding pattern 403 on the surface of the quartz crystal vibration plate 4 is formed.
- a second sealing bonding pattern 61 corresponding to the second sealing bonding pattern 404 on the back surface of the crystal vibrating plate 4 is formed on the surface of the second sealing member 6. .
- the first sealing member 5, the crystal vibrating plate 4, and the second sealing member 6 are overlapped to form an annular first sealing bonding pattern 51 of the first sealing member 5 and the crystal vibrating plate 4.
- 403 are diffusion-bonded to each other
- the ring-shaped second sealing bonding patterns 404 and 61 of the crystal diaphragm 4 and the second sealing member 6 are diffusion-bonded to each other.
- the quartz vibration plate 4 and the three quartz plates of the first and second sealing members 5 and 6 are laminated to form a package containing the vibration part 41, and therefore a ceramic having a recess serving as a housing space.
- the thickness can be reduced (low profile).
- the first to fifth through electrodes 411 to 415 are formed on the crystal diaphragm 4 so as to penetrate between the main surfaces of the front and back sides.
- Each of the through electrodes 411 to 415 is configured by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole.
- the first to fourth through electrodes 411 to 414 are formed at the four corners of the crystal diaphragm 4 outside the annular first and second sealing bonding patterns 403 and 404.
- the fifth through electrode 415 is formed inside the annular first and second sealing bonding patterns 403 and 404 and is formed on the frame portion 43 near one short side of the quartz crystal vibrating plate 4 having a rectangular shape in plan view. Yes.
- Connection joint patterns 421 to 424 are formed around the respective through electrodes 411 to 414 at the four corners of the surface of the crystal diaphragm 4 and outside the annular first sealing joint pattern 403. .
- the through electrodes 411 to 414 are electrically connected to the connection bonding patterns 421 to 424, respectively.
- Connection joint patterns 431 to 434 are formed around the respective through electrodes 411 to 414 at the four corners on the back surface of the crystal vibrating plate 4 and outside the annular second sealing joint pattern 404. .
- the through electrodes 411 to 414 are electrically connected to the connection bonding patterns 431 to 434, respectively.
- the first sealing member 5 and the second sealing member 6 are provided with first to fourth through electrodes 501 to 504 and first to fourth electrodes corresponding to the first to fourth through electrodes 411 to 414 of the quartz crystal plate 4, respectively.
- Four through electrodes 601 to 604 are formed as described later (see FIGS. 5 and 6).
- connection bonding pattern 425 is formed around the fifth through electrode 415 on the surface of the crystal diaphragm 4.
- the fifth through electrode 415 and the connection bonding pattern 425 are electrically connected.
- connection bonding pattern 402 connected to the extraction electrode 48 extracted from the second excitation electrode 46 is extended around the fifth through electrode 415 on the back surface of the crystal vibrating plate 4. ing.
- the fifth through electrode 415 is electrically connected to the connection bonding pattern 402, and thus the fifth through electrode 415 is electrically connected to the second excitation electrode 46.
- the surface of the crystal diaphragm 4 is arranged on one side in the long side direction (left and right direction in FIG. 2) around the fifth through electrode 415 with the vibration part 41 interposed therebetween.
- a connection bonding pattern 401 connected to the connection bonding pattern 425 and the first extraction electrode 47 is formed, and two connection bonding patterns 441 and 442 are formed on the other side in the long side direction.
- connection patterns for connection 425, 401; 441, 442 are formed substantially symmetrically with respect to the center line CL in the long side direction of the crystal diaphragm 4.
- the connection bonding patterns 425 and 441 and the connection bonding patterns 401 and 442 are formed substantially symmetrically with respect to the center line in the short side direction of the crystal vibrating plate 4.
- the connecting joint patterns 425, 401, 441, 442 are formed substantially symmetrically in the long side direction and the short side direction of the crystal diaphragm 4.
- connection bonding patterns 421 to 424 around the through electrodes 411 to 414 at the four corners of the surface of the quartz crystal plate 4 are also formed symmetrically in the long side direction and the short side direction of the crystal plate 4.
- connection bonding patterns 425, 401, 441, 442; 421 to 424 are formed substantially symmetrically or symmetrically in the long side direction and the short side direction of the crystal diaphragm 4, so that they are added when diffusion bonding is performed.
- the pressing force can be made uniform.
- the fifth through-electrode 415 is disposed on the back surface of the crystal diaphragm 4 on one side of the long side direction (left-right direction in FIG. 3) of the crystal diaphragm 4 with the vibration part 41 interposed therebetween.
- a connecting joint pattern 402 extending to the periphery of the long side is formed, and two connecting joint patterns 451 and 452 are formed on the other side in the long side direction.
- These connecting joint patterns 402, 451, 452 are also formed substantially symmetrically in the long side direction and the short side direction of the crystal diaphragm 4.
- connection bonding patterns 431 to 434 around the through electrodes 411 to 414 at the four corners on the back surface of the quartz crystal plate 4 are also formed symmetrically in the long side direction and the short side direction of the crystal plate 4.
- FIG. 4 is a schematic plan view showing the front surface side of the first sealing member 5
- FIG. 5 is a schematic plan view showing the back surface side seen through from the front surface side of the first sealing member 5.
- the first sealing member 5 is a rectangular parallelepiped substrate made of an AT-cut quartz plate similar to the quartz diaphragm 4. On the back surface of the first sealing member 5, as shown in FIG. 5, a first sealing bonding pattern 51 for bonding and sealing to the first sealing bonding pattern 403 on the surface of the quartz crystal vibration plate 4. However, over the entire circumference of the first sealing member 5, the first sealing member 5 is formed in an annular shape so as to substantially follow the outer peripheral edge except for the four corners.
- the first sealing member 5 is formed with six first to sixth through electrodes 501 to 506 penetrating between both main surfaces on the front and back sides. Each of the through electrodes 501 to 506 is configured by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole.
- the first to fourth through electrodes 501 to 504 are formed at the four corners of the first sealing member 5 having a rectangular shape in plan view, similarly to the first to fourth through electrodes 411 to 414 of the crystal diaphragm 4.
- the fifth through electrode 505 is inside the annular first sealing bonding pattern 51 and corresponds to one of the first sealing members 5 so as to correspond to the connection bonding pattern 441 on the surface of the crystal vibrating plate 4. It is formed near the short side.
- the sixth through electrode 506 is formed inside the annular first sealing bonding pattern 51 and close to the other short side so as to correspond to the connection bonding pattern 401 on the surface of the crystal diaphragm 4. Yes.
- connection joint patterns 511 to 514 are formed around the through electrodes 501 to 504 at the four corners on the back surface of the first sealing member 5, respectively.
- the through electrodes 501 to 504 are electrically connected to the connection pattern 511 to 514, respectively.
- connection bonding pattern 515 is formed around the fifth through electrode 505 on the back surface of the first sealing member 5, and the fifth through electrode 505 is electrically connected to the connection bonding pattern 515. Yes.
- This connection pattern 515 for connection is connected to the opposite side of the long side direction (left and right direction in FIG. 5) of the first sealing member 5 so as to correspond to the connection pattern 425 for connection on the surface of the crystal diaphragm 4.
- a bonding pattern 518 is formed.
- the connection junction pattern 518 and the connection junction pattern 515 around the fifth through electrode 505 are electrically connected by a connection wiring pattern 519. Therefore, the connection bonding pattern 518 on the back surface of the first sealing member 5 is electrically connected to the fifth through electrode 505 of the first sealing member 5.
- connection bonding pattern 518 of the first sealing member 5 is diffusion bonded to the connection bonding pattern 425 around the fifth through electrode 415 on the surface of the crystal vibration plate 4 as described later, the crystal vibration plate Electrically connected to four fifth through electrodes 415. Since the fifth through electrode 415 of the quartz crystal plate 4 is electrically connected to the second excitation electrode 46 on the back surface of the quartz plate 4 as described above, the connecting joint for the first sealing member 5 is used.
- the pattern 518 is electrically connected to the second excitation electrode 46 of the crystal diaphragm 4.
- the connection bonding pattern 518 of the first sealing member 5 is electrically connected to the connection bonding pattern 515 around the fifth through electrode 505 through the connection wiring pattern 519.
- the second excitation electrode 46 on the back surface of the crystal diaphragm 4 includes the fifth through electrode 415 of the crystal diaphragm 4, the connection pattern 518 for connection of the first sealing member 5, the connection wiring pattern 519, and the connection It is electrically connected to the fifth through electrode 505 of the first sealing member 5 through the bonding pattern 515.
- connection bonding pattern 516 corresponding to the connection bonding pattern 401 on the surface of the crystal diaphragm 4 is formed around the sixth through electrode 506 on the back surface of the first sealing member 5.
- the sixth through electrode 506 is electrically connected to the connection bonding pattern 516.
- connection bonding pattern 516 of the first sealing member 5 is diffusion bonded to the connection bonding pattern 401 on the surface of the crystal diaphragm 4 as will be described later, the connection bonding pattern 401 and the first extraction electrode 47 are connected. Is electrically connected to the first excitation electrode 45. That is, the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5 is electrically connected to the first excitation electrode 45 of the crystal diaphragm 4.
- connection bonding patterns 515 to 518 on the back surface of the first sealing member 5 are arranged so that the pressing force applied during diffusion bonding can be made uniform.
- the one sealing member 5 is formed substantially symmetrically in the long side direction and the short side direction.
- connection bonding patterns 511 to 514 around the through electrodes 501 to 504 at the four corners on the back surface of the first sealing member 5 are also formed symmetrically in the long side direction and the short side direction of the first sealing member 5. ing.
- the surface of the first sealing member 5 is a surface on which the IC 3 is mounted.
- FIG. 4 showing the surface of the first sealing member 5, the external shape of the IC 3 mounted on the first sealing member 5 in a rectangular shape in plan view, the six first to sixth mounting terminals 31 to 36 of the IC 3, and The outline of the temperature sensor 301 built in the IC 3 is indicated by a virtual line.
- first to sixth mounting electrodes 521 to 526 to which the first to sixth mounting terminals 31 to 36 of the IC 3 are connected are formed on the surface of the first sealing member 5. Has been.
- the first to sixth mounting electrodes 521 to 526 are electrode pads (not shown) to which the mounting terminals 31 to 36 of the IC 3 are respectively joined in a rectangular mounting region S surrounded by a virtual line on which the IC 3 is mounted. ) Including first to sixth terminal joint portions 531 to 536. Further, the first to sixth mounting electrodes 521 to 526 extend from the first to sixth terminal joint portions 531 to 536 in the mounting region S to the outside of the mounting region S, and the through electrodes 504, 505, 502, and 503 are provided. , 506, 501 are respectively provided with first to sixth electrode connection portions 541-546.
- connection joint patterns 551 and 552 extending along the short side are formed.
- the IC 3 is bonded to the surface of the first sealing member 5 using a metal bump (for example, Au bump) 7 as a metal member by an FCB (FlipliChip Bonding) method.
- a metal bump for example, Au bump
- FCB FinChip Bonding
- metal plating or metal paste may be used for bonding.
- an underfill resin 8 serving as a sealing resin is filled in order to protect the active surface of the IC 3 and ensure mechanical bonding strength.
- the first sealing bonding pattern 51, the connecting bonding patterns 511 to 518, 551, and 552, the connecting wiring pattern 519, and the first to sixth mounting electrodes 521 to 526 of the first sealing member 5 are made of quartz. Similar to the first and second sealing bonding patterns 403 and 404 of the vibration plate 4, for example, Au is laminated and formed on an underlayer made of Ti or Cr, for example.
- FIG. 6 is a schematic plan view showing the front surface side of the second sealing member 6
- FIG. 7 is a schematic plan view showing the back surface side seen through from the front surface side of the second sealing member 6.
- the second sealing member 6 is a rectangular parallelepiped substrate made of an AT-cut quartz plate similar to the quartz vibrating plate 4 and the first sealing member 5.
- the second sealing member 6 has a second sealing bonding pattern 61 for bonding and sealing to the second sealing bonding pattern 404 on the back surface of the crystal vibrating plate 4.
- the second sealing member 6 is formed in an annular shape over the entire circumference so as to substantially follow the outer peripheral edge except for the four corners of the second sealing member 4.
- the second sealing member 6 is formed with four first to fourth through electrodes 601 to 604 penetrating between the main surfaces of the front and back sides. Each of the through electrodes 601 to 604 is configured by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole.
- the first to fourth through electrodes 601 to 604 are formed at the four corners of the second sealing member 6 having a rectangular shape in plan view, similarly to the first to fourth through electrodes 411 to 414 of the crystal diaphragm 4. .
- connection joint patterns 611 to 614 are formed around the through electrodes 601 to 604 at the four corners of the surface of the second sealing member 6, respectively.
- the through electrodes 601 to 604 are electrically connected to the connection pattern 611 to 614 for connection, respectively.
- connection pattern 621, 622; 623, 624, two each, near each short side inside the annular second sealing pattern 61 for sealing of the second sealing member 6 are crystal vibrations. It is formed so as to correspond to the connection bonding patterns 451, 452, and 402 on the back surface of the plate 4.
- connection bonding patterns 621, 622, 623, and the like on the surface of the second sealing member 6 are made uniform so that the pressing force applied when diffusion bonding is performed.
- the joint patterns 611 to 614 for connecting 624 and the four corners are formed symmetrically in the long side direction and the short side direction of the second sealing member 6.
- first to fourth external connection terminals 631 to 634 for mounting the temperature compensated crystal oscillator 1 on an external circuit board. Is provided.
- the first external connection terminal 631 is an external connection terminal for power supply
- the second external connection terminal 632 is an external connection terminal for oscillation output
- the third external connection terminal 633 is a control voltage input
- the fourth external connection terminal 634 is an external connection terminal for ground (grounding).
- the first to fourth external connection terminals 631 to 634 are respectively arranged at the four corners of the second sealing member 6 that is rectangular in plan view. In areas where the external connection terminals 631 to 634 are provided, first to fourth through electrodes 601 to 604 are formed, and the through electrodes 601 to 604 are connected to the external connection terminals 631 to 634, respectively. Electrically connected.
- the second sealing bonding pattern 61, the connecting bonding patterns 611 to 614, 621 to 624, and the first to fourth external connection terminals 631 to 634 of the second sealing member 6 are the first of the crystal diaphragm 4.
- Au is laminated on a base layer made of Ti or Cr.
- the crystal resonator 2 is formed by connecting the crystal diaphragm 4 and the first sealing member 5 to each other for the first sealing without using a dedicated bonding material such as an adhesive as in the prior art. Diffusion bonding is performed in a state where the patterns 403 and 51 are overlapped, and the crystal diaphragm 4 and the second sealing member 6 are diffusion bonded in a state where the second sealing bonding patterns 404 and 61 are overlapped.
- the sandwich structure package shown in FIG. 1 is manufactured.
- the housing space in which the vibrating portion 41 of the quartz crystal plate 4 is housed is hermetically sealed by the sealing members 5 and 6.
- a bonding material is generated and bonded by diffusion bonding between the first sealing bonding pattern 403 of the crystal vibrating plate 4 and the first sealing bonding pattern 51 of the first sealing member 5,
- a bonding material is generated and bonded by diffusion bonding of the second sealing bonding pattern 404 of the crystal vibrating plate 4 and the second sealing bonding pattern 61 of the second sealing member 6.
- connection bonding patterns are diffusion bonded in a superposed state, and bonded by a bonding material generated by diffusion bonding.
- connection bonding patterns 421 to 424 at the four corners on the surface of the crystal diaphragm 4 and the connection bonding patterns 511 to 514 at the four corners on the back surface of the first sealing member 5 are diffusion bonded.
- the connection bonding patterns 441 and 442 near one short side inside the annular first sealing bonding pattern 403 on the surface of the quartz crystal plate 4 and the connection bonding patterns 515 and 517 on the back surface of the first sealing member 5. are connected to each other by diffusion bonding, and the connection pattern 425, 401 for connection near the other short side of the annular first sealing pattern 403 on the surface of the crystal diaphragm 4 and the back surface of the first sealing member 5 are connected.
- the connection bonding patterns 518 and 516 are diffusion bonded.
- connection bonding patterns 431 to 434 at the four corners on the back surface of the crystal diaphragm 4 and the connection bonding patterns 611 to 614 on the surface of the second sealing member 6 are diffusion bonded.
- the surface of the second sealing member 6 are connected to each other on the other short side of the annular second sealing bonding pattern 404 on the back surface of the crystal diaphragm 4.
- the bonding patterns 623 and 624 for use are diffusion bonded.
- the first to fourth through electrodes 601 to 604 electrically connected to the first to fourth external connection terminals 631 to 634 on the back surface of the second sealing member 6 are second sealed.
- the first to fourth of the crystal diaphragm 4 are formed by a bonding material generated by diffusion bonding of the connection bonding patterns 611 to 614 on the surface of the member 6 and the connection bonding patterns 431 to 434 on the back surface of the crystal vibration plate 4.
- the through electrodes 411 to 414 are electrically connected.
- the first to fourth through electrodes 411 to 414 of the quartz crystal plate 4 are connected to the connection patterns 421 to 424 for connection around the through electrodes 411 to 414 on the surface of the quartz plate 4 and the first sealing member 5. Electrical connection is made to the first to fourth through electrodes 501 to 504 of the first sealing member 5 by a bonding material generated by diffusion bonding with the respective connection bonding patterns 511 to 514 on the back surface.
- the first to fourth external connection terminals 631 to 634 on the back surface of the second sealing member 6 are connected to the first vibration plate 4 of the quartz diaphragm 4 via the first to fourth through electrodes 601 to 604 of the second sealing member 6.
- the first through fourth through electrodes 411 through 414 are electrically connected to the first through fourth through electrodes 411 through 414, respectively, and are connected to the first through fourth through electrodes 501 through 504 of the first sealing member 5 via the first through fourth through electrodes 411 through 414. Each is electrically connected.
- the first to fourth through electrodes 501 to 504 of the first sealing member 5 are the sixth, third, fourth and first mounting electrodes 526 on the surface of the first sealing member 5, respectively.
- 523, 524, 521 are electrically connected to the electrode connection portions 546, 543, 544, 541, respectively, so that the first to fourth external connection terminals 631 to 634 on the back surface of the second sealing member 6 are Are electrically connected to the electrode connection portions 546, 543, 544, 541 of the sixth, third, fourth and first mounting electrodes 526, 523, 524, 521 on the surface of the first sealing member 5, respectively.
- connection bonding pattern 401 connected to the first excitation electrode 45 on the surface of the crystal diaphragm 4 shown in FIG. 2 via the first extraction electrode 47 is formed on the first sealing member 5 shown in FIG.
- the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5 is electrically connected by a bonding material generated by diffusion bonding with the connection bonding pattern 516 around the sixth through electrode 506 on the back surface.
- the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5 is electrically connected to the fifth electrode connection portion 545 of the fifth mounting electrode 525 on the surface of the first sealing member 5. Yes. Therefore, the first excitation electrode 45 of the crystal diaphragm 4 is connected to the fifth electrode connection portion 545 of the fifth mounting electrode 525 of the first sealing member 5 via the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5. Electrically connected.
- the fifth through electrode 415 electrically connected to the second excitation electrode 46 on the back surface of the quartz crystal plate 4 shown in FIG. 3 via the second extraction electrode 48 and the connecting bonding pattern 402 is shown in FIG. It is electrically connected to a connection bonding pattern 425 on the surface of the crystal diaphragm 4 shown.
- the crystal vibration plate 4 is bonded by a bonding material generated by diffusion bonding between the connection bonding pattern 425 of the crystal vibration plate 4 and the connection bonding pattern 518 on the back surface of the first sealing member 5 shown in FIG.
- the 5 through electrode 415 is electrically connected to the connection bonding pattern 518 on the back surface of the first sealing member 5.
- connection bonding pattern 518 on the back surface of the first sealing member 5 is connected to the connection bonding pattern 515 around the fifth through electrode 505 through the connection wiring pattern 519.
- the bonding pattern 515 for connection on the back surface of the first sealing member 5 is electrically connected to the fifth through electrode 505. As shown in FIG.
- the surface of the member 5 is electrically connected to the second electrode connection portion 542 of the second mounting electrode 522.
- the second excitation electrode 46 on the back surface of the crystal diaphragm 4 includes the fifth through electrode 415 of the crystal diaphragm 4, the connection pattern 518 for connection on the back surface of the first sealing member 5, the connection wiring pattern 519, and the connection It is electrically connected to the second electrode connection portion 542 of the second mounting electrode 522 on the surface of the first sealing member 5 via the bonding pattern 515 and the fifth through electrode 505 of the first sealing member 5. .
- the first to fourth external connection terminals 631 to 634 of the second sealing member 6 on the back side of the crystal unit 2 are soldered. It is bonded and mounted on an external circuit board (not shown) by a bonding material such as.
- the heat from the circuit board is vibrated through the first to fourth external connection terminals 631 to 634 and the first to fourth through electrodes 601 to 604 on the back side of the crystal resonator 2 of the temperature compensated piezoelectric oscillator 1. Conduction is conducted to the vibration part 41 of the crystal diaphragm 4 of the child 2, and the temperature of the vibration part 41 of the crystal diaphragm 4 rises.
- the temperature difference between the temperature of the vibration part 41 of the crystal diaphragm 4 and the temperature of the temperature sensor 301 built in the IC 3 is suppressed, and the temperature sensor 301 of the vibration part 41 of the crystal diaphragm 4 and the IC 3 is suppressed.
- the first to sixth mounting terminals 31 to 36 of the IC 3 are arranged near the outer periphery of the IC 3 that is rectangular in plan view. Specifically, the first to sixth mounting terminals 31 to 36 are arranged in two rows along the long side at positions close to the long sides, which are a pair of opposing sides of the two sets of opposing sides of the rectangle. Is arranged. The set of opposing sides may be “short sides” instead of “long sides”.
- the first mounting electrode 521 and the sixth mounting electrode 526 are mounted by the IC3.
- the first wiring pattern 561 and the sixth wiring pattern 566 that respectively extend inward of the mounting area S that is rectangular in plan view are provided.
- the first wiring pattern 561 electrically connects the first terminal joint portion 531 joined to the first mounting terminal 31 of the IC 3 to the first electrode connection portion 541 connected to the fourth through electrode 504.
- the fourth through electrode 504 is electrically connected to the fourth external connection terminal 634 via the fourth through electrode 414 of the crystal diaphragm 4 and the fourth through electrode 604 of the second sealing member 6. ing.
- the second wiring pattern 566 electrically connects the sixth terminal joint portion 536 joined to the sixth mounting terminal 36 of the IC 3 to the sixth electrode connection portion 546 connected to the first through electrode 501.
- the first through electrode 501 is connected to the first external connection terminal 631 via the first through electrode 411 of the crystal diaphragm 4 and the first through electrode 601 of the second sealing member 6.
- heat from the external circuit board is conducted to the first wiring pattern 561 made of conductive metal through the fourth external connection terminal 634 and the fourth through electrodes 604, 414, 504, and from the conductive metal.
- heat from the external circuit board is conducted through the first external connection terminal 631 and the first through electrodes 601, 411, and 501.
- the first and sixth wiring patterns 561 and 566 that conduct heat from the external circuit board are arranged in two rows in the rectangular mounting region S where the IC 3 is mounted. 33, and the fourth to sixth mounting terminals 35 to 36 are extended so as to cross obliquely through the central portion of the mounting region S and the vicinity thereof.
- the sixth wiring pattern 566 extends so that the temperature sensor 301 built in the IC 3 completely overlaps the rectangular projection area projected onto the mounting area S.
- the IC 3 mounted on the mounting region S can be heated by the heat to increase the temperature.
- the temperature of the IC 3 which is lower than the temperature of the crystal diaphragm 4 can be increased, the temperature difference with the crystal diaphragm 4 can be suppressed, and the crystal diaphragm 4 and the IC 3 can be brought into a thermal equilibrium state quickly.
- the first wiring pattern 561 and the sixth wiring pattern 566 are connected to the fourth external connection terminal 634 for ground and the first external connection terminal 631 for power supply, respectively.
- the crystal diaphragm 4 and the IC 3 can be brought into a thermal equilibrium state more quickly.
- the sixth wiring pattern 566 is formed so as to include the entire projection region of the temperature sensor 301 built in the IC 3, the temperature compensation is performed by the heat conducted to the sixth wiring pattern 566.
- the temperature sensor 301 that detects the temperature can be efficiently heated, and the crystal diaphragm 4 and the temperature sensor 301 of the IC 3 can be quickly brought into a thermal equilibrium state.
- the crystal unit 2 has a thin three-layer structure including a crystal diaphragm 4 and first and second sealing members 5 and 6 each of which is an AT-cut crystal plate, and accommodates a crystal resonator element.
- a crystal diaphragm 4 and first and second sealing members 5 and 6 each of which is an AT-cut crystal plate, and accommodates a crystal resonator element.
- heat conduction is good. Therefore, a temperature difference between the crystal unit 2 and the IC 3 can be suppressed as compared with the conventional crystal unit.
- the rectangular IC 3 in plan view is mounted such that its long side is along the short side of the first sealing member 5 in plan view rectangular,
- the underfill resin 8 can be easily injected from each long side of the IC 3.
- portions of the first to sixth mounting electrodes 521 to 526 extending outside the mounting region S of the IC 3 can be covered with the underfill resin 8.
- first and sixth terminal joint portions 531 and 536 and the first and sixth electrode connection portions 541 and 546 of the first and sixth mounting electrodes 521 and 526 are disposed apart from each other,
- the first and sixth wiring patterns 561 and 566 are electrically connected to each other.
- the terminal junction part of the mounting electrode and the electrode connection part of the mounting electrode are arranged close to each other and electrically connected to each other, and the wiring pattern is electrically connected. You may make it perform only the heating of IC3 by heat conduction, without performing.
- the first and sixth wiring patterns 561 and 566 of the above embodiment are provided between the first to third mounting terminals 31 to 33 and the fourth to sixth mounting terminals 35 to 36 arranged in two rows. It is not necessary to extend so as to cross diagonally, and it passes between the first to third mounting terminals 31 to 33 and the fourth to sixth mounting terminals 35 to 36 arranged in two rows to the middle. You may form so that it may extend.
- the two mounting electrodes 521 and 526 have the first and sixth wiring patterns 561 and 566 extending inward of the mounting region S of the IC 3, but at least one mounting electrode is used. However, what is necessary is just to have the wiring pattern extended inward of the mounting area
- An external connection terminal to which a mounting electrode having a wiring pattern is connected is electrically connected to an electronic component serving as a heat source mounted on an external circuit board on which the temperature compensated crystal oscillator is mounted. Is preferred.
- the heat from the electronic component serving as the heat source of the circuit board is efficiently conducted to the wiring pattern of the mounting electrode, so that the temperature of the IC can be quickly increased.
- the shape of the wiring pattern is not particularly limited, and may be, for example, a shape extending in a branched manner.
- the IC 3 is mounted on the first sealing member 5 on the front side of the crystal unit 2, but the IC 3 is mounted on the second sealing member 6 on the back side of the crystal unit 2. It may be.
- the above is effective to quickly bring a thermal equilibrium state by suppressing the temperature difference when the crystal resonator has a higher temperature than the IC and causes a temperature difference.
- FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a temperature compensated crystal oscillator according to an embodiment of another invention, and is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. Portions that are the same as or correspond to those in the embodiment of FIG.
- a temperature compensated crystal oscillator 1a includes a crystal resonator 2a and an IC 3a as an integrated circuit element mounted on the crystal resonator 2a.
- the crystal resonator 2 a covers the crystal diaphragm 4, the first sealing member 5 a that covers one main surface of the crystal diaphragm 4 and hermetically seals, and the other main surface of the crystal diaphragm 4. And a second sealing member 6 hermetically sealed.
- the first and second sealing members 5a and 6 are joined to both main surface sides of the crystal vibrating plate 4, respectively, so-called sandwich structure package. Is configured.
- the IC 3a mounted on the crystal resonator 2a is an integrated circuit element having a rectangular parallelepiped shape in which an oscillation circuit, a temperature sensor, and a temperature compensation circuit are integrated into one chip.
- FIG. 9 is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm 4
- FIG. 10 is a schematic plan view showing the other main surface side seen through from one main surface side of the crystal diaphragm 4.
- the quartz diaphragm 4 has the same configuration as that of FIGS. 2 and 3 according to the embodiment of the main invention, and a description thereof will be omitted.
- FIG. 11 is a schematic plan view showing the front surface side of the first sealing member 5a
- FIG. 12 is a schematic plan view showing the back surface side seen through from the front surface side of the first sealing member 5a.
- the back surface side of the first sealing member 5a is the same as that in FIG. 5 according to the embodiment of the main invention, so the description of the same configuration is omitted.
- the first sealing member 5a is a rectangular parallelepiped substrate made of an AT-cut quartz plate similar to the quartz vibrating plate 4 as in the embodiment of the main invention.
- the first sealing member 5a is formed with six first to sixth through electrodes 501 to 506 penetrating between the main surfaces of the front and back sides.
- the surface of the first sealing member 5a is a surface on which the IC 3a is mounted.
- FIG. 11 showing the surface of the first sealing member 5a, the external shape of the IC 3a mounted on the first sealing member 5a in a plan view, six first to sixth mounting terminals 31a to 36a of the IC 3a, and The outline of the temperature sensor 301a built in the IC 3a is indicated by a virtual line.
- first to sixth mounting electrodes 521a to 526a to which the first to sixth mounting terminals 31a to 36a of the IC 3a are connected are formed on the surface of the first sealing member 5a. Has been.
- the first to sixth mounting electrodes 521a to 526a are electrode pads (not shown) to which the mounting terminals 31a to 36a of the IC 3a are respectively joined in a rectangular mounting region Sa surrounded by a virtual line on which the IC 3a is mounted. ) Including first to sixth terminal joint portions 531a to 536a. Further, the first to sixth mounting electrodes 521a to 526a extend from the first to sixth terminal joint portions 531a to 536a in the mounting region Sa to the outside of the mounting region Sa, and the through electrodes 501, 505, 503, 502 , 506, 504 are respectively provided with first to sixth electrode connection portions 541a to 546a.
- the IC 3a is bonded to the surface of the first sealing member 5a using a metal bump (for example, Au bump) 7 as a metal member by an FCB (FlipFChip Bonding) method.
- a metal bump for example, Au bump
- FCB FlipFChip Bonding
- metal plating or metal paste may be used for bonding.
- an underfill resin 8 serving as a sealing resin is filled in order to protect the active surface of the IC 3a and ensure mechanical bonding strength.
- FIG. 13 is a schematic plan view showing the front surface side of the second sealing member 6
- FIG. 14 is a schematic plan view showing the back surface side seen through from the front surface side of the second sealing member 6.
- the second sealing member 6 has the same configuration as that shown in FIGS. 6 and 7 according to the embodiment of the main invention as shown in FIGS.
- the back surface of the first sealing member 5a, the crystal diaphragm 4 and the second sealing member 6 have the same configuration as the embodiment of the main invention, and the first sealing member 5a.
- the crystal diaphragm 4 and the second sealing member 6 are diffusion-bonded in an overlapped state. Therefore, the bonding relationship between the back surface of the first sealing member 5a and the crystal vibrating plate 4 and the bonding relationship between the crystal vibrating plate 4 and the second sealing member 6 are the same as in the embodiment of the main invention.
- the first to fourth through electrodes 501 to 504 of the first sealing member 5a are used for the first, fourth, third and sixth mountings on the surface of the first sealing member 5a. Since the electrodes 521a, 524a, 523a, and 546a are electrically connected to the electrode connection portions 541a, 544a, 543a, and 546a, respectively, the first to fourth external connection terminals 631 to 631 on the back surface of the second sealing member 6 are provided.
- 634 is electrically connected to the electrode connecting portions 541a, 544a, 543a, and 546a of the first, fourth, third, and sixth mounting electrodes 521a, 524a, 523a, and 546a on the surface of the first sealing member 5a, respectively. Connected.
- the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5a electrically connected to the first excitation electrode 45 of the crystal diaphragm 4 is the same as the fifth mounting electrode 525a.
- the fifth electrode connection portion 545a is electrically connected. Accordingly, the first excitation electrode 45 of the crystal diaphragm 4 is connected to the fifth electrode connection portion 545a of the fifth mounting electrode 525a of the first sealing member 5a via the sixth through electrode 506 of the first sealing member 5a. Electrically connected.
- the fifth through electrode 505 of the first sealing member 5a that is electrically connected to the second excitation electrode 46 of the crystal diaphragm 4 is the same as the second mounting electrode 522a. It is electrically connected to the second electrode connection part 542a. Therefore, the second excitation electrode 46 on the back surface of the quartz crystal plate 4 is connected to the second electrode of the second mounting electrode 522a on the surface of the first sealing member 5a via the fifth through electrode 505 of the first sealing member 5a. It is electrically connected to the connection portion 542a.
- the first to fourth external connection terminals 631 to 631 of the second sealing member 6 on the back side of the crystal unit 2a shown in FIG. 634 is bonded and mounted to an external circuit board (not shown) by a bonding material such as solder.
- the temperature difference between the IC 3a and the crystal unit 2a is not limited to the time when the driving of the IC 3a is started.
- the temperature of the crystal unit 2a on the side close to the external circuit board is It also occurs in the same way when it drops faster than.
- the temperature difference between the IC 3a and the crystal unit 2a caused by heat generated by the driving of the IC 3a is suppressed, and the IC 3a and the crystal unit 2a are configured as follows so that the IC 3a and the crystal unit 2a can quickly reach a thermal equilibrium state. ing.
- the first to sixth mounting terminals 31a to 36a of the IC 3a are arranged near the outer periphery of the IC 3a having a rectangular shape in plan view. Specifically, the first to sixth mounting terminals 31a to 36a are arranged along the long side at positions closer to the long sides, which are the opposing sides of one set of the two opposing sides of the rectangle. Arranged in columns. The opposing sides of the one set may be “short sides” instead of “long sides”.
- a pair of first to sixth mounting electrodes 521a to 526a formed on the surface of the first sealing member 5a and connected to the excitation electrodes 46 and 45 of the crystal diaphragm 4 respectively.
- the second and fifth mounting electrodes 522a and 525a respectively have a second wiring pattern 562 and a fifth wiring pattern 565 extending inward of the rectangular mounting area Sa on which the IC 3a is mounted. ing.
- Each wiring pattern 562, 565 is formed wide in order to increase the area facing the IC 3a mounted in the mounting region Sa.
- the second and fifth wiring patterns 562 and 565 include first to third mounting terminals 31a to 33a and fourth to sixth mounting terminals 34a to 36a arranged in two rows of the IC 3a in the rectangular mounting area Sa. Is extended along the long side direction (left and right direction in FIG. 11) of the IC 3a, and is bent and extended obliquely toward the second and fifth mounting terminals 32a and 35a near the center.
- the second wiring pattern 562 extends so that the temperature sensor 301a built in the IC 3a completely overlaps the rectangular projection area projected onto the mounting area Sa.
- the mounting region Sa on which the IC 3a is mounted has a wide second of the pair of second and fifth mounting electrodes 522a and 525a connected to the respective excitation electrodes 46 and 45 of the crystal diaphragm 4.
- Fifth wiring patterns 562, 565 are formed to face the IC 3a.
- the temperature of the IC 3a rapidly rises to a temperature higher than that of the crystal unit 2a, and a temperature difference is generated between the IC 3a and the crystal unit 2a, heat dissipation from the IC 3a.
- the second and fifth wiring patterns 562 and 565 facing the IC 3a immediately below are heated.
- the second and fifth wiring patterns 562 and 565 extend from the electrode connecting portions 542a and 545a of the second and fifth mounting electrodes 522a and 525a, and the electrode connecting portions 542a and 545a
- the sixth through electrodes 505 and 506 are electrically connected. Further, the fifth through electrode 505 is connected to the second excitation electrode 46 on the back surface of the crystal plate 4. On the other hand, the sixth through electrode 506 is connected to the first excitation electrode 45 on the surface of the crystal diaphragm 4.
- the second and fifth wiring patterns 562 and 565 are connected to the excitation electrodes 46 and 45 of the crystal diaphragm 4, the wiring patterns 562 and 565 heated by heat radiation from the high-temperature IC 3a. Is conducted to the excitation electrodes 46 and 45 of the quartz crystal plate 4 and the temperature rises.
- the IC 3a having a temperature higher than that of the crystal unit 2a dissipates the heat to lower the temperature, while the crystal unit 2a has the second and fifth wiring patterns 562 and 565 heated by the heat dissipation from the IC 3a.
- heat is conducted and the temperature rises, and the temperature difference between the IC 3a and the crystal resonator 2a is suppressed and the thermal equilibrium state is quickly reached.
- the second mounting electrode 522a having the second wiring pattern 562 and the fifth mounting electrode 525a having the fifth wiring pattern 565 are symmetric with respect to the center O of the mounting area Sa that is rectangular in plan view.
- a pattern is formed so as to be point-symmetric.
- the second and fifth wiring patterns 562 and 565 are efficiently heated while receiving heat from the high-temperature IC 3a in a balanced manner.
- the second wiring pattern 562 is formed so as to include all of the projection area of the temperature sensor 301a built in the IC 3a, so that the heat radiation from the temperature sensor 301a portion of the IC 3a
- the second wiring pattern 562 facing directly below is heated, and the heat is conducted to the crystal vibrating plate 4 of the crystal resonator 2a.
- the temperature sensor 301a portion of the IC 3a and the crystal diaphragm 4 can be quickly brought into a thermal equilibrium state, and accurate temperature compensation can be performed.
- Figure 15 is a schematic plan view showing the surface side of the first sealing member 5 1 a of the crystal oscillator of the temperature compensated crystal oscillator of another embodiment of another invention, is a view corresponding to FIG 11 .
- the crystal diaphragm 4 and the second sealing member. 6 is the same as the above-described embodiment shown in FIGS. 9, 10, and 12 to 14, and the description thereof is omitted.
- the mounting direction of the IC 3 1 a with respect to the first sealing member 5 1 a is different from that of the above-described embodiment, and the electrode pattern of the first sealing member 5 1 a is different accordingly. That is, in the above embodiment, as shown in FIG. 11, the IC 3a is mounted such that its long side direction and the long side direction of the first sealing member 5a are along the same direction. In the form, as shown in FIG. 15, the IC 3 1 a is mounted such that its long side direction is orthogonal to the long side direction of the first sealing member 5 1 a.
- the mounting terminals 31 1 a to 36 1 a are connected to the surface of the first sealing member 5 1 a in accordance with the arrangement of the first to sixth mounting terminals 31 1 a to 36 1 a of the IC 3 1 a.
- First to sixth mounting electrodes 521 1 a to 526 1 a are formed.
- First to sixth mounting electrode 521 1 a ⁇ 526 1 a is, IC3 1 a is in the mounting region S 1 a rectangle surrounded by a virtual line to be implemented, IC3 1 each mounting terminals 31 1 a - in a First to sixth terminal joint portions 531 1 a to 536 1 a including electrode pads (not shown) to which 36 1 a is joined are provided.
- first to sixth mounting electrode 521 1 a ⁇ 526 1 a extends from the mounting region S 1 a of the first to sixth terminal junction 531 1 a ⁇ 536 1 a to the outside of the mounting region S 1 a
- the first to sixth electrode connecting portions 541 1 a to 546 1 a electrically connected to the respective through electrodes 501, 505, 502, 503, 506, and 504 are provided.
- the excitation electrodes 46 and 45 of the crystal diaphragm 4 A pair of second and fifth mounting electrodes 522 1 a and 525 1 a connected to each other extend inwardly in a rectangular mounting region S 1 a in which the IC 3 1 a is mounted.
- a second wiring pattern 562 1 and a fifth wiring pattern 565 1 are provided.
- the second and fifth wiring patterns 562 1 , 565 1 are first to third mounting terminals 31 1 a to 33 1 arranged in two rows in a rectangular mounting region S 1 a where the IC 3 1 a is mounted. a and between the fourth to sixth mounting terminals 34 1 a to 36 1 a.
- the fifth wiring pattern 565 1 extends so that the temperature sensor 301 1 a built in the IC 3 1 a completely overlaps the rectangular projection area projected onto the mounting area S 1 a.
- the second and fifth terminal joint portions 532a and 535a and the second and fifth electrode connection portions 542a and 545a of the second and fifth mounting electrodes 522a and 525a are: They are arranged apart from each other, and are electrically connected by the second and fifth wiring patterns 562 and 565, respectively.
- the second and fifth mounting electrodes 522 1 a and 525 1 a and the second and fifth mounting electrodes 522 1 a and 535 1 a and the second and fifth mounting electrodes are used. Since the second and fifth electrode connecting portions 542 1 a and 545 1 a of 522 1 a and 525 1 a are arranged close to each other and electrically connected to each other, the second and fifth electrodes The wiring patterns 562 1 , 565 1 do not perform electrical connection between the second and fifth terminal joints 532 1 a, 535 1 a and the second, fifth electrode connection parts 542 1 a, 545 1 a. It has only the function of heat conduction.
- the second mounting electrode 522 1 a having the second wiring pattern 562 1 and the fifth mounting electrode 525 1 a having the fifth wiring pattern 565 1 are in the rectangular mounting region S.
- the pattern is formed so as to be point symmetric with respect to the center O as a symmetric point.
- the second and fifth wiring patterns 562 1 , 565 1 are connected to the respective excitation electrodes 46, 45 of the crystal diaphragm 4, so that they are driven and have a higher temperature than the crystal resonator 2 a.
- the heat of the wiring patterns 562 1 , 565 1 heated by the heat radiation from the IC 3 1 a is conducted to the excitation electrodes 46, 45 of the crystal diaphragm 4 and the temperature rises.
- the high-temperature IC 3 1 a dissipates the heat and the temperature decreases, while the crystal resonator 2 a has the second and fifth wiring patterns 562 1 and 565 1 heated by the heat radiation from the IC 3 1 a. heat is conducted increasing temperature from a rapid thermal equilibrium state by suppressing the temperature difference between the IC3 1 a and a crystal oscillator 2a.
- the planar view IC 3 1 a is mounted such that its long side is along the short side of the first sealing member 5 1 a that is rectangular in plan view.
- the underfill resin 8 can be easily injected from each long side of the IC 3 1 a. it can.
- portions of the first to sixth mounting electrodes 521 1 a to 526 1 a extending outside the mounting region S 1 a of the IC 3 1 a can be covered with the underfill resin 8.
- the pair of mounting electrodes 522a and 525a; the wiring patterns 562 and 565 in which the 522 1 a and 525 1 a extend inward of the mounting regions Sa and S 1 a of the IC 3a and 3 1 a; 562 1, 565 1 has had, at least one of the mounting electrode, IC 3 a, 3 1 a of the mounting area Sa, may have a wiring pattern extending inwardly of S 1 a.
- the shape of the wiring pattern is not particularly limited to the above-described embodiments, and may be, for example, a branched and extending shape.
- IC 3 a, 3 1 a has been mounted on the first sealing member 5a, 5 1 a is a surface side of the quartz resonator 2, IC 3 a, 3 1 a, the back surface side of the quartz resonator 2a You may make it mount in the 2nd sealing member 6 which is.
- a piezoelectric vibration device includes a piezoelectric vibrator having a plurality of external connection terminals and a plurality of mounting electrodes, and a plurality of mounting terminals connected to the plurality of mounting electrodes.
- a piezoelectric vibration device comprising an integrated circuit element mounted on a child,
- the piezoelectric vibrator includes a piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces thereof, and a first sealing member that covers and seals one principal surface side of the two principal surfaces of the piezoelectric diaphragm.
- a second sealing member that covers and seals the other main surface side of the two main surfaces of the piezoelectric diaphragm
- a pair of mounting electrodes among the plurality of mounting electrodes are electrically connected to the excitation electrodes respectively formed on the two main surfaces of the piezoelectric diaphragm
- the plurality of mounting terminals are arranged closer to the outer periphery
- At least one mounting electrode of the pair of mounting electrodes has a wiring pattern extending inward from at least the plurality of mounting terminals in a mounting region where the integrated circuit element is mounted.
- At least one mounting electrode of the pair of mounting electrodes respectively electrically connected to the excitation electrodes on both main surfaces of the piezoelectric diaphragm is provided in the mounting region where the integrated circuit element is mounted. Since the wiring pattern extends inward from the plurality of mounting terminals, the wiring pattern faces the integrated circuit element to be mounted.
- the wiring pattern facing the integrated circuit element is heated by heat radiation from the integrated circuit element. Will be. Since this wiring pattern is electrically connected to the excitation electrode of the piezoelectric vibrator, the heat of the heated wiring pattern is conducted to the piezoelectric vibrator having a temperature lower than that of the integrated circuit element, and the temperature of the piezoelectric vibrator is reduced. To rise. As a result, the temperature of the integrated circuit element that has become high temperature due to the heat generated by the drive is radiated to lower its temperature, while the heat of the wiring pattern heated by the radiated heat is conducted to the piezoelectric vibrator to increase its temperature. Therefore, the temperature difference between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator caused by driving the integrated circuit element can be suppressed, and the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element can be quickly brought into a thermal equilibrium state.
- the piezoelectric vibrator has a three-layer laminated structure in which the principal surface sides of the piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces thereof are sealed with the first and second sealing members, respectively.
- the thickness can be reduced (lower profile).
- Both mounting electrodes of the pair of mounting electrodes each have a wiring pattern extending inward from at least the plurality of mounting terminals in a mounting region where the integrated circuit element is mounted. Also good.
- both the mounting electrodes of the pair of mounting electrodes that are electrically connected to both main surfaces of the piezoelectric diaphragm of the piezoelectric vibrator are connected to the mounting terminals in the mounting area of the integrated circuit element. Since each wiring pattern extends inwardly, the wiring pattern is heated to generate heat, and the heat of each wiring pattern heated by the heat radiation from the integrated circuit element having a temperature higher than that of the piezoelectric vibrator is generated. Efficiently conducted to the piezoelectric vibrator. As a result, the temperature difference between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator can be eliminated more quickly to achieve a thermal equilibrium state.
- the wiring patterns of both the mounting electrodes may be substantially point-symmetric with respect to the center of the mounting area where the integrated circuit element is mounted.
- each wiring pattern of the pair of mounting electrodes is substantially point-symmetric with respect to the center of the mounting area, and therefore, each wiring pattern is heated substantially evenly by heat radiation from the integrated circuit element. Since the heat is conducted to both main surfaces of the piezoelectric diaphragm, the temperature of both main surfaces of the piezoelectric diaphragm can be raised in a balanced manner.
- the wiring pattern may be configured to extend at least to the vicinity of the center in the mounting region where the integrated circuit element is mounted.
- the wiring pattern of the mounting electrode extends to the vicinity of the central portion of the mounting area where the integrated circuit element is mounted.
- the wiring pattern is efficiently heated by the heat radiation, and the heat of the heated wiring pattern is conducted to the piezoelectric vibrator, so that the temperature of the piezoelectric vibrator can be efficiently increased.
- the integrated circuit element includes a temperature sensor, and the wiring pattern is extended so that at least a part of a projection area where the temperature sensor is projected overlaps the mounting area where the integrated circuit element is mounted. It is good also as a structure.
- the temperature sensor part built in the integrated circuit element While heat can be efficiently radiated to the wiring pattern facing at least a part thereof to lower the temperature of the temperature sensor portion, the heat of the wiring pattern heated by the heat radiated from the temperature sensor portion can be reduced.
- the temperature can be increased by being conducted to the vibrator. As a result, the temperature difference between the temperature of the temperature sensor portion of the integrated circuit element and the temperature of the piezoelectric vibrator can be quickly eliminated to achieve a thermal equilibrium state.
- the integrated circuit element may include an oscillation circuit and a temperature compensation circuit.
- the frequency temperature characteristic of the piezoelectric vibrator is compensated based on the detection temperature of the temperature sensor built in the integrated circuit element.
- the temperature difference between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator can be quickly eliminated and a thermal equilibrium state can be established, so frequency fluctuations caused by the temperature difference between the temperature detected by the temperature sensor and the temperature of the piezoelectric vibrator can be suppressed.
- accurate temperature compensation can be performed.
- the integrated circuit element has a rectangular shape in plan view, and the plurality of mounting terminals are close to one of the two opposing sides of the rectangle, and on the opposing side of the one set.
- the wiring pattern is extended between the two rows along the opposing side of the one set in the mounting region where the integrated circuit element is mounted. It is good also as a structure.
- the wiring pattern is disposed between the two rows of the plurality of mounting terminals arranged in two rows near the opposite side of one set of the integrated circuit elements having a rectangular shape in plan view. Since it is extended along the side, the heat of the integrated circuit element that is driven and heated to a temperature higher than that of the piezoelectric vibrator is a portion between two rows of mounting terminals near the outer periphery of the integrated circuit element, that is, integrated. While the heat from the central portion of the circuit element is efficiently radiated to the opposing wiring pattern to lower the temperature of the integrated circuit element, the heat of the wiring pattern heated by the heat radiation is conducted to the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator The temperature can be increased quickly.
- the active surface of the integrated circuit element is opposed to the plurality of mounting electrodes of the piezoelectric vibrator, and the plurality of mounting terminals of the integrated circuit element and the plurality of the mounting of the piezoelectric vibrator
- the electrodes may be electrically connected to each other through a metal member.
- the active surface of the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator are close to each other, and the heat of the integrated circuit element is efficiently conducted to the piezoelectric vibrator through the metal member, so that the temperature of the integrated circuit element is increased.
- the temperature of the piezoelectric vibrator can be increased and the temperature difference between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator can be eliminated.
- a configuration in which a sealing resin is filled between the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element may be employed.
- the mechanical strength between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator can be ensured.
- At least one mounting electrode of the pair of mounting electrodes electrically connected to the excitation electrode of the piezoelectric diaphragm has a plurality of mounting electrodes in the mounting region where the integrated circuit element is mounted. Since the wiring pattern is extended inward from the mounting terminal, the wiring pattern of the mounting electrode faces the integrated circuit element to be mounted. When the integrated circuit element becomes hotter than the piezoelectric vibrator due to heat generated by driving the integrated circuit element, the opposing wiring pattern is heated by heat radiation from the integrated circuit element.
- this wiring pattern is electrically connected to the excitation electrode of the piezoelectric vibrator, the heat of the heated wiring pattern is conducted to the piezoelectric vibrator and the temperature of the piezoelectric vibrator rises. That is, the integrated circuit element having a temperature higher than that of the piezoelectric vibrator dissipates heat to the opposing wiring pattern and the temperature decreases, while the piezoelectric vibrator receives heat from the wiring pattern heated by the heat radiation of the integrated circuit element. , The temperature rises. As a result, the temperature of the integrated circuit element that has become high temperature due to the heat generated by the drive is radiated to lower its temperature, while the heat of the wiring pattern heated by the radiated heat is conducted to the piezoelectric vibrator to increase its temperature. Therefore, the temperature difference between the integrated circuit element and the piezoelectric vibrator caused by driving the integrated circuit element can be suppressed, and the piezoelectric vibrator and the integrated circuit element can be quickly brought into a thermal equilibrium state.
- the piezoelectric vibrator has a three-layer laminated structure in which the principal surface sides of the piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces thereof are sealed with the first and second sealing members, respectively.
- the thickness can be reduced (lower profile).
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Abstract
複数の外部接続端子及び複数の実装用電極を有する圧電振動子と、複数の実装用電極に接続される複数の実装端子を有して、圧電振動子に実装される集積回路素子とを備え、外部接続端子に接続されている実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、集積回路素子の実装領域において、集積回路素子の実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有している。
Description
本発明は、通信機器等の各種電子機器に用いられる圧電振動デバイスに関する。
圧電振動デバイスとして、表面実装型の圧電振動子や圧電発振器が広く用いられている。例えば、圧電振動子の周波数温度特性を補償した温度補償型圧電発振器は、温度環境の変化する携帯型の通信機器の周波数源として広く用いられている。
かかる温度補償型圧電発振器は、温度センサや温度補償回路を内蔵した集積回路素子を備えている。温度補償型圧電発振器は、この集積回路素子に内蔵された温度センサの検出温度に基づいて、補償電圧を発生して発振周波数を制御している(例えば、特許文献1参照)。
表面実装型の温度補償型圧電発振器では、その外部接続端子が、半田等の接合材を用いて外部の回路基板に接合される。外部の回路基板に実装されている熱源となる電子部品(例えばパワートランジスタ)から発生した熱は、当該回路基板に実装された温度補償型圧電発振器へ伝導する。
外部の回路基板の熱源となる電子部品は、当該電子部品への通電によって急速に発熱する。外部の回路基板における前記電子部品の配置は様々である。このため、外部の回路基板からの熱によって、温度補償型圧電発振器の圧電振動子と集積回路素子に内蔵された温度センサとに温度差が生じることが多い。
例えば、温度補償型圧電発振器を、外部の回路基板に実装した場合に、圧電振動子が、集積回路素子に比べて、外部の回路基板に近接するような構成の温度補償型圧電発振器では、外部の回路基板からの熱によって、圧電振動子が、集積回路素子に比べて高温となって温度差が生じる。この温度差が無くなって圧電振動子と集積回路素子とが熱平衡状態に達するまでの間、正確な温度補償が困難となり、周波数変動、いわゆる周波数ドリフトが生じる。
特に、外部の回路基板の熱源となる電子部品への通電、遮断(オンオフ)が、比較的頻繁に行われる電子機器では、その影響が顕著となる。
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、当該圧電振動デバイスが搭載される外部の回路基板からの熱などによって生じる圧電振動子と集積回路素子との温度差を可及的に抑制することを目的とする。
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
すなわち、本発明の圧電振動デバイスは、複数の外部接続端子及び複数の実装用電極を有する圧電振動子と、前記複数の前記実装用電極に接続される複数の実装端子を有して、前記圧電振動子に実装される集積回路素子とを備える圧電振動デバイスであって、
前記圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の前記両主面の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材とを有し、
前記複数の各実装用電極は、前記両主面にそれぞれ形成された各励振電極または前記複数の各外部接続端子にそれぞれ電気的に接続されており、
前記集積回路素子は、前記複数の前記実装端子が外周寄りに配置されており、
前記外部接続端子に電気的に接続されている前記実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有する。
前記圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の前記両主面の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材とを有し、
前記複数の各実装用電極は、前記両主面にそれぞれ形成された各励振電極または前記複数の各外部接続端子にそれぞれ電気的に接続されており、
前記集積回路素子は、前記複数の前記実装端子が外周寄りに配置されており、
前記外部接続端子に電気的に接続されている前記実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有する。
本発明によれば、外部接続端子に電気的に接続されている実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、集積回路素子が実装される実装領域において、複数の実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有するので、当該圧電振動デバイスが搭載される外部の回路基板からの熱が、当該回路基板に接合された外部接続端子、及び、この外部接続端子に電気的に接続された実装用電極の、実装領域の内方まで延びる配線パターンに伝導される。この配線パターンに伝導された外部の回路基板からの熱によって、実装領域の集積回路素子を加熱してその温度を高めることができる。
当該圧電振動デバイスを、外部の回路基板に実装した場合に、例えば、圧電振動子が、集積回路素子に比べて、前記回路基板に近接する構成であるために、前記回路基板からの熱によって、圧電振動子が、集積回路素子に比べて高温となるときに、上記のように集積回路素子の温度を高めることによって、圧電振動子と集積回路素子との温度差を抑制し、迅速に圧電振動子と集積回路素子とを熱平衡状態にすることができる。
また、圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板の各主面側を、第1,第2封止部材でそれぞれ封止した三層の積層構造であるので、窪んだ収容部を有する容器内に、圧電振動片を収容して蓋で封止するパッケージ構造に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
前記第1封止部材の外面に、前記複数の前記実装用電極及び前記配線パターンが設けられ、前記第2封止部材の外面に、前記複数の前記外部接続端子が設けられ、前記圧電振動子は、前記第1封止部材、前記圧電振動板、及び、前記第2封止部材を厚み方向に貫通して、前記各実装用電極と前記各外部接続端子とを電気的にそれぞれ接続する複数の貫通電極を有する構成としてもよい。
上記構成によれば、圧電振動子の一方の面を構成する第2封止部材の外面に、外部の回路基板に接合される外部接続端子が設けられ、圧電振動子の他方の面を構成する第1封止部材の外面に、集積回路素子の実装用端子が接続される実装用電極が設けられる。すなわち、集積回路素子は、外部の回路基板に接合される圧電振動子の面とは、反対側の面に実装される。このため、外部の回路基板の熱源となる電子部品への通電が開始されて急速に発熱したような場合に、外部の回路基板からの熱は、当該回路基板に接合されている圧電振動デバイスの外部接続端子を介して圧電振動子に伝導し、その後、外部接続端子が設けられている面とは反対側の面に実装されている集積回路素子に伝導する。
このように外部の回路基板の熱源となる電子部品が発熱し、その熱が、当該圧電振動デバイスに伝導する場合には、先ず、圧電振動子の温度が上昇し、その後、集積回路素子の温度が上昇するので、圧電振動子と集積回路素子との間に温度差が生じる。
このように外部の回路基板からの熱が、外部接続端子を介して圧電振動子に伝導して、圧電振動子が、集積回路素子に比べて高温となっても、上記構成によれば、外部接続端子に貫通電極を介して電気的に接続されている実装用電極は、集積回路素子が実装される実装領域の内方まで延出されている配線パターンを有しているので、外部の回路基板からの熱が、外部接続端子及び貫通電極を介して実装用電極の配線パターンに伝導される。実装領域の内方まで延出されている配線パターンに伝導された外部の回路基板からの熱によって、実装領域の集積回路素子を加熱してその温度を高めることができ、これによって、集積回路素子と圧電振動子との温度差を迅速に解消して熱平衡状態にすることができる。
前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、少なくとも中央部近傍まで延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、外部接続端子に電気的に接続されている実装用電極の配線パターンが、集積回路素子が実装される実装領域の中央部近傍まで延出しているので、実装用電極の配線パターンへ伝導された外部の回路基板からの熱によって、実装領域の集積回路素子の中央部近傍を加熱して、集積回路素子の温度を効率的に高めることができる。
前記配線パターンは、前記少なくとも1つの前記実装用電極を前記外部接続端子に電気的に接続する構成としてもよい。
上記構成によれば、配線パターンは、外部接続端子を介して伝導される外部の回路基板からの熱によって、集積回路素子を加熱するだけでなく、当該配線パターン自体で、実装用電極と外部接続端子とを電気的に接続することができる。
前記少なくとも1つの前記実装用電極が、前記複数の前記外部接続端子の内の、外部の回路基板に実装された熱源となる電子部品に電気的に接続される外部接続端子に、電気的に接続される構成としてもよい。
上記構成によれば、配線パターンを有する実装用電極が、外部の回路基板に実装された熱源となる電子部品に電気的に接続される外部接続端子に、電気的に接続されているので、前記回路基板の熱源となる前記電子部品から配線パターンへ伝導する熱によって、集積回路素子の温度を一層効率的に高めることができる。
前記集積回路素子は、温度センサを内蔵し、前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域に前記温度センサを投影した投影領域の少なくとも一部が重なるように延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子に内蔵されている温度センサの投影領域の少なくとも一部に重なるように、配線パターンが延出されているので、配線パターンへ伝導された外部の回路基板からの熱によって、集積回路素子に内蔵されている温度センサの部分を効率的に加熱して、その温度を高めることができる。これによって、集積回路素子よりも高温となる圧電振動子と集積回路素子の温度センサとの温度差を迅速に無くして熱平衡状態にすることができる。
したがって、温度センサの検出温度に基づいて、集積回路素子が、圧電振動子の周波数温度特性の補償を行う場合に、圧電振動子と温度センサの検出温度との温度差に起因する周波数変動を抑制して、正確な温度補償を行うことが可能となる。
前記集積回路素子は、平面視で矩形であり、前記複数の実装端子が、前記矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺寄りであって、前記一方の組の対向辺に沿って二列に配置されており、前記配線パターンが、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、前記二列の間を横切るように延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、配線パターンは、平面視矩形の集積回路素子の一組の対向辺寄りに、二列に配置された複数の実装端子の前記二列の間を横切るように延出されているので、配線パターンへ伝導された外部の回路基板からの熱によって、実装領域に実装されている集積回路素子の外周寄りの二列の実装端子間の部分、すなわち、集積回路素子の中央部分を効率的に加熱して、集積回路素子の温度を迅速に高めることができる。
前記両主面の前記各励振電極にそれぞれ電気的に接続された各実装用電極の、前記実装領域外へ延びる部分が、前記集積回路素子の前記一方の組の対向辺側に位置するように、前記集積回路素子が前記圧電振動子に実装される構成としてもよい。
上記構成によれば、各励振電極にそれぞれ電気的に接続された各実装用電極の、前記実装領域外へ延びる部分は、集積回路素子の一方の組の対向辺側に位置しているので、集積回路素子と圧電振動子との間に、封止樹脂を注入する場合に、一方の組の対向辺側から行うことができると共に、実装領域外に伸びる部分を、封止樹脂で覆うことができる。
前記集積回路素子の能動面が、前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極に対向しており、前記集積回路素子の前記複数の前記実装端子と前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極とが、金属部材を介して電気的にそれぞれ接続されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子の能動面と圧電振動子とが近接し、圧電振動子の熱が、金属部材を介して効率的に集積回路素子に伝導して集積回路素子の温度を高めることができる。
前記圧電振動子と前記集積回路素子との間に、封止樹脂が充填されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子と圧電振動子との間の機械的強度を確保することができる。
本発明によれば、外部接続端子に電気的に接続されている実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、集積回路素子が実装される実装領域において、複数の実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有するので、当該圧電振動デバイスが搭載される外部の回路基板からの熱が、前記回路基板に接合された外部接続端子、及び、この外部接続端子に電気的に接続された実装用電極の、実装領域の内方まで延びる配線パターンに伝導される。この配線パターンへ伝導された熱によって、実装領域に実装されている集積回路素子の温度を迅速に高めることができ、外部の回路基板からの熱によって、圧電振動子の温度が集積回路素子に比べて高くなる場合に、圧電振動子と集積回路素子との温度差を抑制し、迅速に圧電振動子と集積回路素子とを熱平衡状態にすることができる。
また、圧電振動子は、その両主面に励振電極が形成された圧電振動板の各主面側を、第1,第2封止部材でそれぞれ封止した三層の積層構造であるので、窪んだ収容部を有する容器内に、圧電振動片を収容して蓋を接合して封止するパッケージ構造に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、圧電振動デバイスとして温度補償型水晶発振器に適用して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る温度補償型水晶発振器の概略構成図である。
この実施形態の温度補償型水晶発振器1は、水晶振動子2と、この水晶振動子2に実装された集積回路素子としてのIC3とを備えている。
水晶振動子2は、圧電振動板である水晶振動板4と、水晶振動板4の一方の主面側を覆って気密に封止する第1封止部材5と、水晶振動板4の他方の主面側を覆って気密に封止する第2封止部材6とを備えている。
この水晶振動子2では、水晶振動板4の両主面側に、第1,第2封止部材5,6がそれぞれ接合されて、いわゆるサンドイッチ構造のパッケージが構成される。この水晶振動子2のパッケージは、直方体であって、平面視矩形である。この実施形態の水晶振動子2のパッケージサイズは、平面視で、例えば、1.0mm×0.8mmであり、小型化及び低背化を図っている。
なお、パッケージサイズは、上記に限定されるものではない。これとは異なるサイズであっても適用可能である。
水晶振動子2に実装されるIC3は、発振回路、温度センサ及び温度補償回路を1チップ化した外形が直方体の集積回路素子である。
次に、水晶振動子2を構成する水晶振動板4及び第1,第2封止部材5,6の各構成について説明する。
図2は水晶振動板4の一方の主面側を示す概略平面図であり、図3は水晶振動板4の一方の主面側から透視した他方の主面側を示す概略平面図である。
以下では、説明の便宜上、IC3に近い側(図1において上側)の一方の主面を表面、IC3から遠い側(図1において下側)の他方の主面を裏面として説明する。すなわち、図2は水晶振動板4の表面側を示す概略平面図であり、図3は水晶振動板4の表面側から透視した裏面側を示す概略平面図である。
この実施形態の水晶振動板4は、ATカット水晶板であり、その表裏の両主面が、XZ´平面である。
水晶振動板4は、略矩形の振動部41と、この振動部41の周囲を、空間(隙間)42を挟んで囲む枠部43と、振動部41と枠部43とを連結する連結部44とを備えている。振動部41、枠部43及び連結部44は、一体的に形成されている。図示していないが、振動部41及び連結部44は、枠部43に比べて薄く形成されている。
振動部41の表裏の両主面には、一対の第1,第2励振電極45,46がそれぞれ形成されている。第1,第2励振電極45,46からは、第1,第2引出し電極47,48がそれぞれ引出されている。表面側の第1引出し電極47は、連結部44を経て枠部43に形成された接続用接合パターン401まで引出されている。裏面側の第2引出し電極48は、連結部44を経て枠部43に形成された接続用接合パターン402まで引出されている。この接続用接合パターン402は、平面視矩形の水晶振動板4の短辺に沿って延びて、後述の第5貫通電極415の周囲に達している。
この実施形態では、振動部41を、一箇所の連結部44によって連結しているので、2箇所以上連結部44で連結する構成に比べて、振動部41に作用する応力を低減することができる。
水晶振動板4の表裏の各主面には、水晶振動板4を、第1,第2封止部材5,6にそれぞれ接合するための第1,第2封止用接合パターン403,404が、枠部43の全周に亘って、水晶振動板4の四隅を除いてその外周縁に略沿うように環状にそれぞれ形成されている。第1封止部材5の裏面には、図5に示すように水晶振動板4の表面の第1封止用接合パターン403に対応する第1封止用接合パターン51が形成されている。また、第2封止部材6の表面には、図6に示すように水晶振動板4の裏面の第2封止用接合パターン404に対応する第2封止用接合パターン61が形成されている。
後述のように、第1封止部材5、水晶振動板4及び第2封止部材6が重ね合わされて、第1封止部材5及び水晶振動板4の環状の第1封止用接合パターン51,403同士が拡散接合されると共に、水晶振動板4及び第2封止部材6の環状の第2封止用接合パターン404,61同士が拡散接合される。これによって、水晶振動板4の表裏両面が、第1,第2封止部材5,6によって封止されて、水晶振動板4の振動部41が収容された収容空間が構成される。
このように水晶振動板4及び第1,2封止部材5,6の3枚の水晶板を積層して、振動部41を収容したパッケージが構成されるので、収容空間となる凹部を有するセラミック製の容器内に、水晶振動片を収容して蓋を接合して封止する構成の水晶振動子に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
水晶振動板4には、図2,図3に示すように、表裏の両主面間を貫通する5つの第1~第5貫通電極411~415が形成されている。各貫通電極411~415は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。第1~第4貫通電極411~414は、環状の第1,第2封止用接合パターン403,404の外側の水晶振動板4の四隅に形成されている。第5貫通電極415は、環状の第1,第2封止用接合パターン403,404の内側であって、平面視矩形の水晶振動板4の一方の短辺寄りの枠部43に形成されている。
水晶振動板4の表面の四隅の各貫通電極411~414の周囲であって、環状の第1封止用接合パターン403の外側には、各接続用接合パターン421~424がそれぞれ形成されている。各貫通電極411~414は、各接続用接合パターン421~424にそれぞれ電気的に接続されている。
水晶振動板4の裏面の四隅の各貫通電極411~414の周囲であって、環状の第2封止用接合パターン404の外側には、各接続用接合パターン431~434がそれぞれ形成されている。各貫通電極411~414は、各接続用接合パターン431~434にそれぞれ電気的に接続されている。
第1封止部材5及び第2封止部材6には、水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414にそれぞれ対応する第1~第4貫通電極501~504及び第1~第4貫通電極601~604が、後述のようにそれぞれ形成されている(図5,図6参照)。
水晶振動板4の表面の第5貫通電極415の周囲には、図2に示すように、接続用接合パターン425が形成されている。第5貫通電極415と接続用接合パターン425は電気的に接続されている。
水晶振動板4の裏面の第5貫通電極415の周囲には、図3に示すように、第2励振電極46から引出された引出し電極48に接続されている接続用接合パターン402が延出されている。第5貫通電極415は、接続用接合パターン402に電気的に接続されており、したがって、第5貫通電極415は、第2励振電極46に電気的に接続されている。
水晶振動板4の表面には、図2に示すように、振動部41を挟んで水晶振動板4の長辺方向(図2の左右方向)の一方側に、第5貫通電極415の周囲の接続用接合パターン425及び第1引出し電極47に連なる接続用接合パターン401が形成され、前記長辺方向の他方側には、二つの接続用接合パターン441,442が形成されている。
これら接続用接合パターン425,401;441,442は、水晶振動板4の長辺方向の中心線CLに略対称に形成されている。また、接続用接合パターン425,441と、接続用接合パターン401,442とは、水晶振動板4の短辺方向の中心線に略対称に形成されている。すなわち、これら接続用接合パターン425,401,441,442は、水晶振動板4の長辺方向及び短辺方向に略対称に形成されている。
水晶振動板4の表面の四隅の各貫通電極411~414の周囲の各接続用接合パターン421~424も水晶振動板4の長辺方向及び短辺方向に対称に形成されている。
このように接続用接合パターン425,401,441,442;421~424を、水晶振動板4の長辺方向及び短辺方向に略対称又は対称に形成しているので、拡散接合する際に加わる押圧力を均等にすることができる。
水晶振動板4の表面と同様に、水晶振動板4の裏面には、振動部41を挟んで水晶振動板4の長辺方向(図3の左右方向)の一方側に、第5貫通電極415の周囲まで延出されている接続用接合パターン402が形成され、前記長辺方向の他方側には、二つの接続用接合パターン451,452が形成されている。これら接続用接合パターン402,451,452も水晶振動板4の長辺方向及び短辺方向に略対称に形成されている。
また、水晶振動板4の裏面の四隅の各貫通電極411~414の周囲の各接続用接合パターン431~434も水晶振動板4の長辺方向及び短辺方向に対称に形成されている。
水晶振動板4の第1,第2励振電極45,46、第1,第2引出し電極47,48、第1,第2封止用接合パターン403,404、及び、接続用接合パターン401,402,421~425,431~434,441,442,451,452は、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。
図4は第1封止部材5の表面側を示す概略平面図であり、図5は第1封止部材5の表面側から透視した裏面側を示す概略平面図である。
第1封止部材5は、水晶振動板4と同様のATカット水晶板からなる直方体の基板である。この第1封止部材5の裏面には、図5に示すように水晶振動板4の表面の第1封止用接合パターン403に接合して封止するための第1封止用接合パターン51が、第1封止部材5の全周に亘って、第1封止部材5の四隅を除いてその外周縁に略沿うように環状に形成されている。
第1封止部材5には、表裏の両主面間を貫通する6つの第1~第6貫通電極501~506が形成されている。各貫通電極501~506は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。第1~第4貫通電極501~504は、水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414と同様に、平面視矩形の第1封止部材5の四隅に形成されている。第5貫通電極505は、水晶振動板4の表面の接続用接合パターン441に対応するように、環状の第1封止用接合パターン51の内側であって、第1封止部材5の一方の短辺寄りに形成されている。第6貫通電極506は、水晶振動板4の表面の接続用接合パターン401に対応するように、環状の第1封止用接合パターン51の内側であって、他方の短辺寄りに形成されている。
第1封止部材5の裏面の四隅の各貫通電極501~504の周囲には、図5に示すように、接続用接合パターン511~514がそれぞれ形成されている。各貫通電極501~504は、各接続用接合パターン511~514にそれぞれ電気的に接続されている。
第1封止部材5の裏面の第5貫通電極505の周囲には、接続用接合パターン515が形成されており、第5貫通電極505は、この接続用接合パターン515に電気的に接続されている。この接続用接合パターン515とは、第1封止部材5の長辺方向(図5の左右方向)の反対側に、水晶振動板4の表面の接続用接合パターン425に対応するように、接続用接合パターン518が形成されている。この接続用接合パターン518と、第5貫通電極505の周囲の接続用接合パターン515とは、接続用配線パターン519によって電気的に接続されている。したがって、第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518は、第1封止部材5の第5貫通電極505に電気的に接続されている。
この第1封止部材5の接続用接合パターン518は、後述のように、水晶振動板4の表面の第5貫通電極415の周囲の接続用接合パターン425に拡散接合されるので、水晶振動板4の第5貫通電極415に電気的に接続される。この水晶振動板4の第5貫通電極415は、上記のように、水晶振動板4の裏面の第2励振電極46に電気的に接続されているので、第1封止部材5の接続用接合パターン518は、水晶振動板4の第2励振電極46に電気的に接続されることになる。この第1封止部材5の接続用接合パターン518は、接続用配線パターン519を介して第5貫通電極505の周囲の接続用接合パターン515に電気的に接続されている。したがって、水晶振動板4の裏面の第2励振電極46は、水晶振動板4の第5貫通電極415、第1封止部材5の接続用接合パターン518、接続用配線パターン519、及び、接続用接合パターン515を介して第1封止部材5の第5貫通電極505に電気的に接続されることになる。
第1封止部材5の裏面の第6貫通電極506の周囲には、水晶振動板4の表面の接続用接合パターン401に対応する接続用接合パターン516が形成されている。第6貫通電極506は、この接続用接合パターン516に電気的に接続されている。
第1封止部材5の接続用接合パターン516は、後述のように、水晶振動板4の表面の接続用接合パターン401に拡散接合されるので、この接続用接合パターン401及び第1引出し電極47を介して第1励振電極45に電気的に接続される。すなわち、第1封止部材5の第6貫通電極506は、水晶振動板4の第1励振電極45に電気的に接続される。
第1封止部材5では、水晶振動板4と同様に、拡散接合する際に加わる押圧力を均等にできるように、第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン515~518は、第1封止部材5の長辺方向及び短辺方向に略対称に形成されている。また、第1封止部材5の裏面の四隅の各貫通電極501~504の周囲の各接続用接合パターン511~514も第1封止部材5の長辺方向及び短辺方向に対称に形成されている。
第1封止部材5の表面は、IC3が実装される面である。第1封止部材5の表面を示す図4においては、第1封止部材5に実装されるIC3の平面視矩形の外形、IC3の6つの第1~第6実装端子31~36、及び、IC3に内蔵されている温度センサ301の外形を仮想線で示している。
この図4に示されるように、第1封止部材5の表面には、IC3の第1~第6実装端子31~36がそれぞれ接続される第1~第6実装用電極521~526が形成されている。
第1~第6実装用電極521~526は、IC3が実装される仮想線で囲まれた矩形の実装領域Sにおいて、IC3の各実装端子31~36がそれぞれ接合される電極パッド(図示せず)を含む第1~第6端子接合部531~536を備えている。更に、第1~第6実装用電極521~526は、実装領域Sの前記第1~第6端子接合部531~536から実装領域S外に延びて、各貫通電極504,505,502,503,506,501にそれぞれ電気的に接続される第1~第6電極接続部541~546を備えている。
矩形の実装領域Sの各短辺寄りの中央には、短辺に沿って延びる接続用接合パターン551,552がそれぞれ形成されている。
IC3は、図1に示されるように、金属部材としての金属バンプ(例えばAuバンプ等)7を用いて第1封止部材5の表面に、FCB(Flip Chip Bonding)法により接合される。金属バンプ7に代えて、金属メッキや金属ペーストを用いて接合してもよい。
IC3と第1封止部材5との間には、IC3の能動面を保護すると共に、機械的接合強度を確保するために、封止樹脂としてのアンダーフィル樹脂8が充填される。
第1封止部材5の第1封止用接合パターン51、接続用接合パターン511~518,551,552、接続用配線パターン519、及び、第1~第6実装用電極521~526は、水晶振動板4の第1,第2封止用接合パターン403,404等と同様に、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。
この第1封止部材5の表面の他の構成については、後述する。
図6は第2封止部材6の表面側を示す概略平面図であり、図7は第2封止部材6の表面側から透視した裏面側を示す概略平面図である。
第2封止部材6は、水晶振動板4や第1封止部材5と同様のATカット水晶板からなる直方体の基板である。
第2封止部材6の表面には、図6に示すように、水晶振動板4の裏面の第2封止用接合パターン404に接合して封止するための第2封止用接合パターン61が、第2封止部材6の全周に亘って、第2封止部材4の四隅を除いてその外周縁に略沿うように環状にそれぞれ形成されている。
第2封止部材6には、表裏の両主面間を貫通する4つの第1~第4貫通電極601~604が形成されている。各貫通電極601~604は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。第1~第4貫通電極601~604は、水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414と同様に、平面視矩形の第2封止部材6の矩形の四隅に形成されている。第2封止部材6の表面の四隅の各貫通電極601~604の周囲には、図6に示すように、接続用接合パターン611~614がそれぞれ形成されている。各貫通電極601~604は、各接続用接合パターン611~614にそれぞれ電気的に接続されている。
第2封止部材6の環状の第2封止用接合パターン61の内側の各短辺寄りには、それぞれ二つずつ、合計四つの接続用接合パターン621,622;623,624が、水晶振動板4の裏面の接続用接合パターン451,452,402に対応するようにそれぞれ形成されている。
第2封止部材6では、水晶振動板4と同様に、拡散接合する際に加わる押圧力を均等にできるように、第2封止部材6の表面の接続用接合パターン621,622,623,624及び四隅の接続用接合パターン611~614は、第2封止部材6の長辺方向及び短辺方向に対称に形成されている。
第2封止部材6の裏面には、図7に示すように、当該温度補償型水晶発振器1を、外部の回路基板に搭載するための4つの第1~第4外部接続端子631~634が設けられている。
この例では、第1外部接続端子631は、電源用の外部接続端子であり、第2外部接続端子632は、発振出力用の外部接続端子であり、第3外部接続端子633は、制御電圧入力用の外部接続端子であり、第4外部接続端子634はグランド(接地)用の外部接続端子である。
第1~第4外部接続端子631~634は、平面視矩形の第2封止部材6の四つの角部にそれぞれ配置されている。各外部接続端子631~634が設けられている領域には、第1~第4貫通電極601~604がそれぞれ形成されており、各貫通電極601~604は、各外部接続端子631~634にそれぞれ電気的に接続されている。
第2封止部材6の第2封止用接合パターン61、接続用接合パターン611~614,621~624、及び、第1~第4外部接続端子631~634は、水晶振動板4の第1,第2封止用接合パターン403,404等と同様に、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。
この実施形態では、水晶振動子2は、従来技術のような接着剤等の接合専用材を用いることなく、水晶振動板4と第1封止部材5とが、それぞれの第1封止用接合パターン403,51を重ね合わせた状態で拡散接合されると共に、水晶振動板4と第2封止部材6とが、それぞれの第2封止用接合パターン404,61を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図1に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これによって、水晶振動板4の振動部41が収容された収容空間が、両封止部材5,6によって気密に封止される。
この場合、水晶振動板4の第1封止用接合パターン403と、第1封止部材5の第1封止用接合パターン51との拡散接合によって、接合材が生成されて接合され、また、水晶振動板4の第2封止用接合パターン404と、第2封止部材6の第2封止用接合パターン61との拡散接合によって、接合材が生成されて接合される。
この拡散接合を、加圧した状態で行うことによって、接合材の接合強度を向上させることが可能である。
また、この拡散接合の際に、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合され、拡散接合によって生成された接合材によって接合される。
具体的には、水晶振動板4の表面の四隅の接続用接合パターン421~424と第1封止部材5の裏面の四隅の接続用接合パターン511~514とが拡散接合される。水晶振動板4の表面の環状の第1封止用接合パターン403の内側の一方の短辺寄りの接続用接合パターン441,442と第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン515,517とが拡散接合されると共に、水晶振動板4の表面の環状の第1封止用接合パターン403の内側の他方の短辺寄りの接続用接合パターン425,401と第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518,516とが拡散接合される。
更に、水晶振動板4の裏面の四隅の接続用接合パターン431~434と第2封止部材6の表面の接続用接合パターン611~614とが拡散接合される。水晶振動板4の裏面の環状の第2封止用接合パターン404の内側の一方の短辺寄りの接続用接合パターン451,452と第2封止部材6の表面の接続用接合パターン621,622とが拡散接合されると共に、水晶振動板4の裏面の環状の第2封止用接合パターン404の内側の他方の短辺寄りの接続用接合パターン402と第2封止部材6の表面の接続用接合パターン623,624とが拡散接合される。
上記の拡散接合によって、第2封止部材6の裏面の第1~第4外部接続端子631~634に電気的に接続されている第1~第4貫通電極601~604は、第2封止部材6の表面の各接続用接合パターン611~614と水晶振動板4の裏面の各接続用接合パターン431~434との拡散接合によって生成される接合材によって水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414に電気的に接続される。
水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414は、水晶振動板4の表面の各貫通電極411~414の周囲の各接続用接合パターン421~424と、第1封止部材5の裏面の各接続用接合パターン511~514との拡散接合によって生成される接合材によって第1封止部材5の第1~第4貫通電極501~504に電気的に接続される。
したがって、第2封止部材6の裏面の第1~第4外部接続端子631~634は、第2封止部材6の第1~第4貫通電極601~604を介して水晶振動板4の第1~第4貫通電極411~414に電気的にそれぞれ接続され、更に、第1~第4貫通電極411~414を介して第1封止部材5の第1~第4貫通電極501~504に電気的にそれぞれ接続される。
第1封止部材5の第1~第4貫通電極501~504は、図4に示すように、第1封止部材5の表面の第6,第3,第4,第1実装用電極526,523,524,521の各電極接続部546,543,544,541にそれぞれ電気的に接続されているので、第2封止部材6の裏面の第1~第4外部接続端子631~634は、第1封止部材5の表面の第6,第3,第4,第1実装用電極526,523,524,521の各電極接続部546,543,544,541にそれぞれ電気的に接続される。
図2に示される水晶振動板4の表面の第1励振電極45に、第1引出し電極47を介して接続されている接続用接合パターン401は、図5に示される第1封止部材5の裏面の第6貫通電極506の周囲の接続用接合パターン516との拡散接合によって生成される接合材によって、第1封止部材5の第6貫通電極506に電気的に接続される。第1封止部材5の第6貫通電極506は、図4に示すように、第1封止部材5の表面の第5実装用電極525の第5電極接続部545に電気的に接続されている。したがって、水晶振動板4の第1励振電極45は、第1封止部材5の第6貫通電極506を介して第1封止部材5の第5実装用電極525の第5電極接続部545に電気的に接続される。
図3に示される水晶振動板4の裏面の第2励振電極46に、第2引出し電極48及び接続用接合パターン402を介して電気的に接続されている第5貫通電極415は、図2に示される水晶振動板4の表面の接続用接合パターン425に電気的に接続されている。この水晶振動板4の接続用接合パターン425と、図5に示される第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518との拡散接合によって生成される接合材によって、水晶振動板4の第5貫通電極415が、第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518に電気的に接続される。この第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518は、接続用配線パターン519を介して第5貫通電極505の周囲の接続用接合パターン515に接続されている。この第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン515は、第5貫通電極505に電気的に接続されており、この第5貫通電極505は、図4に示すように、第1封止部材5の表面の第2実装用電極522の第2電極接続部542に電気的に接続されている。
したがって、水晶振動板4の裏面の第2励振電極46は、水晶振動板4の第5貫通電極415、第1封止部材5の裏面の接続用接合パターン518、接続用配線パターン519、接続用接合パターン515、及び、第1封止部材5の第5貫通電極505を介して第1封止部材5の表面の第2実装用電極522の第2電極接続部542に電気的に接続される。
この表面実装型の温度補償型水晶発振器1では、図1に示すように、水晶振動子2の裏面側である第2封止部材6の第1~第4外部接続端子631~634が、半田等の接合材によって、図示しない外部の回路基板に接合されて実装される。
外部の回路基板に熱源となる電子部品(例えばICやパワートランジスタ)が実装されている場合に、前記電子部品への通電が開始されて該電子部品が急速に発熱すると、その熱は、当該回路基板上に実装されている温度補償型圧電発振器1へ伝導する。
回路基板からの熱は、温度補償型圧電発振器1の水晶振動子2の裏面側の第1~第4外部接続端子631~634及び第1~第4貫通電極601~604等を介して水晶振動子2の水晶振動板4の振動部41に伝導し、水晶振動板4の振動部41の温度が上昇する。
これに対して、IC3は、水晶振動子2の表面側の第1封止部材5上に実装されているので、外部の回路基板からの熱は、三層からなる水晶振動子2を介して伝導することになり、水晶振動板4の振動部41に比べて、温度の上昇が遅れる。
その結果、水晶振動板4の振動部41の温度と、IC3に内蔵されている温度センサ301の温度とに温度差を生じ、この温度差が無くなって水晶振動板4の振動部41とIC3の温度センサ301とが熱平衡状態に達するまでの間、正確な温度補償ができず、周波数変動が生じる。
この実施形態では、水晶振動板4の振動部41の温度と、IC3に内蔵されている温度センサ301の温度との温度差を抑制し、水晶振動板4の振動部41とIC3の温度センサ301とが、迅速に熱平衡状態となるように次のように構成している。
図4に示されるように、IC3の第1~第6実装端子31~36は、平面視矩形のIC3の外周寄りに配置されている。具体的には、第1~第6実装端子31~36は、矩形の二組の対向辺の内の一組の対向辺である各長辺寄りの位置に、長辺に沿って、二列に配置されている。前記一組の対向辺は、「長辺」に代えて「短辺」としてもよい。
この実施形態では、第1封止部材5の表面に形成されている第1~第6実装用電極521~526の内、第1実装用電極521及び第6実装用電極526は、IC3が実装される平面視矩形の実装領域Sの内方にそれぞれ延出されている第1配線パターン561及び第6配線パターン566をそれぞれ有している。
第1配線パターン561は、IC3の第1実装端子31接合される第1端子接合部531を、第4貫通電極504に接続されている第1電極接続部541に電気的に接続する。第4貫通電極504は、上記のように、水晶振動板4の第4貫通電極414及び第2封止部材6の第4貫通電極604を介して第4外部接続端子634に電気的に接続されている。
第2配線パターン566は、IC3の第6実装端子36に接合される第6端子接合部536を、第1貫通電極501に接続されている第6電極接続部546に電気的に接続する。第1貫通電極501は、上記のように、水晶振動板4の第1貫通電極411及び第2封止部材6の第1貫通電極601を介して第1外部接続端子631に接続されている。
したがって、導電金属からなる第1配線パターン561には、外部の回路基板からの熱が、第4外部接続端子634及び第4貫通電極604,414,504を介して伝導され、また、導電金属からなる第2配線パターン566には、外部の回路基板からの熱が、第1外部接続端子631及び第1貫通電極601,411,501を介して伝導される。
外部の回路基板からの熱が伝導する第1,第6配線パターン561,566は、IC3が実装される矩形の実装領域Sにおいて、二列に配置されている第1~第3実装端子31~33,第4~第6実装端子35~36の間を、実装領域Sの中央部及びその近傍を通って斜めに横切るように延出されている。
特に、第6配線パターン566は、IC3に内蔵された温度センサ301を、実装領域Sに投影した矩形の投影領域と完全に重なるように延びている。
このように外部の回路基板からの熱が、外部接続端子634,631及び貫通電極604,414,504;601,411,501を介して伝導される第1,第2配線パターン561,566は、IC3の実装領域Sの内方を斜めに横切るように延出されているので、当該温度補償型水晶発振器1が実装される外部の回路基板から第1,第6配線パターン561,566へ伝導された熱によって、実装領域Sに実装されているIC3を加熱して温度を高めることができる。これによって、水晶振動板4の温度に比べて低いIC3の温度を高めて、水晶振動板4との温度差を抑制し、水晶振動板4とIC3とを迅速に熱平衡状態にすることができるので、水晶振動子2とIC3の温度センサ301の検出温度との温度差に起因する周波数変動を抑制して、正確な温度補償を行うことが可能となる。
特に、この実施形態では、第1配線パターン561及び第6配線パターン566は、グランド用の第4外部接続端子634及び電源用の第1外部接続端子631にそれぞれ接続されているので、IC3の温度を効率的に上昇させて、水晶振動板4とIC3とをより迅速に熱平衡状態にすることができる。
更に、第6配線パターン566は、IC3に内蔵された温度センサ301の投影領域の全てを含むように形成されているので、第6配線パターン566へ伝導される熱によって、温度補償を行うための温度を検出する温度センサ301を効率的に加熱することができ、水晶振動板4とIC3の温度センサ301とを、迅速に熱平衡状態にすることができる。
この実施形態では、水晶振動子2は、いずれもATカットの水晶板である水晶振動板4及び第1,第2封止部材5,6からなる薄い三層構造であり、水晶振動片を収容する従来の熱容量の大きなセラミック製の容器を備える水晶振動子に比べて、熱伝導が良好である。したがって、従来の水晶振動子に比べて、水晶振動子2とIC3との温度差を抑制することができる。
また、この実施形態では、図4に示されるように、平面視矩形のIC3は、その長辺が、平面視矩形の第1封止部材5の短辺に沿うように実装されており、
IC3と第1封止部材5との間に、アンダーフィル樹脂8を充填する際に、IC3の各長辺側からアンダーフィル樹脂8を容易に注入することができる。同時に、第1~第6実装用電極521~526のIC3の実装領域S外へ延びる部分を、アンダーフィル樹脂8で覆うことができる。
IC3と第1封止部材5との間に、アンダーフィル樹脂8を充填する際に、IC3の各長辺側からアンダーフィル樹脂8を容易に注入することができる。同時に、第1~第6実装用電極521~526のIC3の実装領域S外へ延びる部分を、アンダーフィル樹脂8で覆うことができる。
上記実施形態では、第1,第6実装用電極521,526の第1,第6端子接合部531,536と第1,第6電極接続部541,546とは、離れて配置され、その間を、第1,第6配線パターン561,566によってそれぞれ電気的に接続した。
これに対して、実装用電極の端子接合部と実装用電極の電極接続部とを、近接して配置して、それらを電気的にそれぞれ接続しておき、配線パターンは、電気的な接続を行うことなく、熱伝導によるIC3の加熱のみを行うようにしてもよい。この場合、上記実施形態の第1,第6配線パターン561,566は、二列に配置されている第1~第3実装端子31~33,第4~第6実装端子35~36の間を斜めに横切るように延出されている必要はなく、二列に配置されている第1~第3実装端子31~33,第4~第6実装端子35~36の間を通ってその途中まで延出するように形成してもよい。
上記実施形態では、二つの実装用電極521,526が、IC3の実装領域Sの内方に延出する第1,第6配線パターン561,566を有していたが、少なくとも一つの実装用電極が、IC3の実装領域Sの内方に延出する配線パターンを有していればよい。
配線パターンを有する実装用電極が接続されている外部接続端子が、当該温度補償型水晶発振器が実装される外部の回路基板に実装されている熱源となる電子部品に電気的に接続されているのが好ましい。
この場合、前記回路基板の熱源となる電子部品からの熱が、実装用電極の配線パターンに効率的に伝導されて、ICの温度を迅速に高めることができる。
また、配線パターンの形状も特に限定されず、例えば、分岐して延びる形状などであってもよい。
上記実施形態では、IC3は、水晶振動子2の表面側である第1封止部材5に実装したが、IC3は、水晶振動子2の裏面側である第2封止部材6に実装するようにしてもよい。
以上は、水晶振動子がICに比べて高温となって温度差が生じたような場合に、その温度差を抑制して迅速に熱平衡状態にするのに有効である。
これに対して、ICが駆動されることによって発熱し、当該ICが、水晶振動子よりも高温となって、温度差が生じた場合に、その温度差を抑制して迅速に熱平衡状態にするための別発明に係る温度補償型水晶発振器について、次に説明する。なお、以下の説明では、当該別発明と区別するために、図1~図7の実施形態に係る上記発明を、「主発明」と称する。
図8は、別発明の一実施形態に係る温度補償型水晶発振器の概略構成図であり、上記図1に対応する概略構成図である。図1の実施形態と同一又は対応する部分には、同一又は対応する参照符号を付す。
この別発明の実施形態に係る温度補償型水晶発振器1aは、水晶振動子2aと、この水晶振動子2aに実装された集積回路素子としてのIC3aとを備えている。
水晶振動子2aは、水晶振動板4と、水晶振動板4の一方の主面側を覆って気密に封止する第1封止部材5aと、水晶振動板4の他方の主面側を覆って気密に封止する第2封止部材6とを備えている。
この水晶振動子2aでは、上記主発明の実施形態と同様に、水晶振動板4の両主面側に、第1,第2封止部材5a,6がそれぞれ接合されて、いわゆるサンドイッチ構造のパッケージが構成される。
水晶振動子2aに実装されるIC3aは、発振回路、温度センサ及び温度補償回路を1チップ化した外形が直方体の集積回路素子である。
次に、水晶振動子2aを構成する水晶振動板4及び第1,第2封止部材5a,6の各構成について説明する。
図9は水晶振動板4の一方の主面側を示す概略平面図であり、図10は水晶振動板4の一方の主面側から透視した他方の主面側を示す概略平面図である。
水晶振動板4は、図9,図10に示されるように、上記主発明の実施形態に係る図2,図3と同じ構成であるので、その説明は省略する。
図11は第1封止部材5aの表面側を示す概略平面図であり、図12は第1封止部材5aの表面側から透視した裏面側を示す概略平面図である。
この第1封止部材5aの裏面側は、図12に示すように、上記主発明の実施形態に係る図5と同じであるので、同じ構成については、その説明は省略する。
第1封止部材5aは、上記主発明の実施形態と同様に、水晶振動板4と同様のATカット水晶板からなる直方体の基板である。
第1封止部材5aには、表裏の両主面間を貫通する6つの第1~第6貫通電極501~506が形成されている。
第1封止部材5aの表面は、IC3aが実装される面である。第1封止部材5aの表面を示す図11においては、第1封止部材5aに実装されるIC3aの平面視矩形の外形、IC3aの6つの第1~第6実装端子31a~36a、及び、IC3aに内蔵されている温度センサ301aの外形が、仮想線によって示されている。
この図11に示されるように、第1封止部材5aの表面には、IC3aの第1~第6実装端子31a~36aがそれぞれ接続される第1~第6実装用電極521a~526aが形成されている。
第1~第6実装用電極521a~526aは、IC3aが実装される仮想線で囲まれた矩形の実装領域Saにおいて、IC3aの各実装端子31a~36aがそれぞれ接合される電極パッド(図示せず)を含む第1~第6端子接合部531a~536aを備えている。更に、第1~第6実装用電極521a~526aは、実装領域Saの前記第1~第6端子接合部531a~536aから実装領域Sa外に延びて、各貫通電極501,505,503,502,506,504にそれぞれ電気的に接続される第1~第6電極接続部541a~546aを備えている。
IC3aは、図8に示されるように、金属部材としての金属バンプ(例えばAuバンプ等)7を用いて第1封止部材5aの表面に、FCB(Flip Chip Bonding)法により接合される。金属バンプ7に代えて、金属メッキや金属ペーストを用いて接合してもよい。
IC3aと第1封止部材5aとの間には、IC3aの能動面を保護すると共に、機械的接合強度を確保するために、封止樹脂としてのアンダーフィル樹脂8が充填される。
この第1封止部材5aの表面の他の構成については、後述する。
図13は第2封止部材6の表面側を示す概略平面図であり、図14は第2封止部材6の表面側から透視した裏面側を示す概略平面図である。
この第2封止部材6は、図13,図14に示されるように、上記主発明の実施形態に係る図6,図7と同じ構成であるので、その説明は省略する。
この実施形態では、上記のように、第1封止部材5aの裏面、水晶振動板4及び第2封止部材6は、上記主発明の実施形態と同じ構成であり、第1封止部材5a、水晶振動板4、及び、第2封止部材6が、重ね合わされた状態で拡散接合される。したがって、第1封止部材5aの裏面と水晶振動板4との接合関係、及び、水晶振動板4と第2封止部材6との接合関係は、上記主発明の実施形態と同じである。
再び、図11を参照して、第1封止部材5aの第1~第4貫通電極501~504は、第1封止部材5aの表面の第1,第4,第3,第6実装用電極521a,524a,523a,546aの各電極接続部541a,544a,543a,546aにそれぞれ電気的に接続されているので、第2封止部材6の裏面の第1~第4外部接続端子631~634は、第1封止部材5aの表面の第1,第4,第3,第6実装用電極521a,524a,523a,546aの各電極接続部541a,544a,543a,546aにそれぞれ電気的に接続される。
上記主発明の上記実施形態と同様に、水晶振動板4の第1励振電極45に電気的に接続されている第1封止部材5aの第6貫通電極506は、第5実装用電極525aの第5電極接続部545aに電気的に接続されている。したがって、水晶振動板4の第1励振電極45は、第1封止部材5aの第6貫通電極506を介して第1封止部材5aの第5実装用電極525aの第5電極接続部545aに電気的に接続される。
上記主発明の上記実施形態と同様に、水晶振動板4の第2励振電極46に電気的に接続されている第1封止部材5aの第5貫通電極505は、第2実装用電極522aの第2電極接続部542aに電気的に接続されている。したがって、水晶振動板4の裏面の第2励振電極46は、第1封止部材5aの第5貫通電極505を介して第1封止部材5aの表面の第2実装用電極522aの第2電極接続部542aに電気的に接続される。
以上のような構成を有する表面実装型の温度補償型水晶発振器1aでは、図8に示される水晶振動子2aの裏面側である第2封止部材6の第1~第4外部接続端子631~634が、半田等の接合材によって、図示しない外部の回路基板に接合されて実装される。
このような温度補償型水晶発振器1aでは、IC3aが駆動されることによって、熱が発生し、当該IC3aの温度が急速に高くなり、IC3aと水晶振動子2aとの間に温度差が生じる。このため、IC3aに内蔵されている温度センサ301aでは、水晶振動子2aの温度を正確に検出することができず、IC3aと水晶振動子2aとの温度差が無くなって熱平衡状態となるまでの間、水晶振動子2aの正確な温度補償ができず、周波数変動が生じる。
なお、IC3aと水晶振動子2aとの温度差は、IC3aの駆動開始時に限らず、例えば、IC3aの駆動が停止されて、外部の回路基板に近い側である水晶振動子2aの温度が、IC3aに比べて早く低下する場合にも同様に生じる。
この実施形態では、IC3aの駆動による発熱などによって生じるIC3aと水晶振動子2aとの温度差を抑制し、IC3aと水晶振動子2aとが、迅速に熱平衡状態となるように次のように構成している。
図11に示されるように、IC3aの第1~第6実装端子31a~36aは、平面視矩形のIC3aの外周寄りに配置されている。具体的には、第1~第6実装端子31a~36aは、矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺である各長辺寄りの位置に、長辺に沿って、二列に配置されている。前記一方の組の対向辺は、「長辺」に代えて「短辺」としてもよい。
この実施形態では、第1封止部材5aの表面に形成されている第1~第6実装用電極521a~526aの内、水晶振動板4の各励振電極46,45にそれぞれ接続されている一対の第2,第5実装用電極522a,525aは、IC3aが実装される平面視矩形の実装領域Saの内方に延出されている第2配線パターン562及び第5配線パターン565をそれぞれ有している。各配線パターン562,565は、実装領域Saに実装されるIC3aとの対向面積を大きくするために、幅広に形成されている。
第2,第5配線パターン562,565は、矩形の実装領域Saにおいて、IC3aの二列に配置されている第1~第3実装端子31a~33aと第4~第6実装端子34a~36aとの間を、IC3aの長辺方向(図11の左右方向)に沿って延出し、中央付近で、第2,第5実装端子32a,35a側へそれぞれ斜めに屈曲して延びている。第2配線パターン562は、IC3aに内蔵された温度センサ301aを、実装領域Saに投影した矩形の投影領域と完全に重なるように延びている。
このように、IC3aが実装される実装領域Saには、水晶振動板4の各励振電極46,45にそれぞれ接続されている一対の第2,第5実装用電極522a,525aの幅広の第2,第5配線パターン562,565が、IC3aに対向するように形成されている。
IC3aが駆動されて熱が発生し、IC3aの温度が急速に高くなって、水晶振動子2aより高温となって、IC3aと水晶振動子2aとの間に温度差が生じると、IC3aからの放熱によって、その直下のIC3aに対向する第2,第5配線パターン562,565が加熱される。
第2,第5配線パターン562,565は、第2,第5実装用電極522a,525aの各電極接続部542a,545aから延出されており、各電極接続部542a,545aは、第5,第6貫通電極505,506に電気的に接続されている。更に、第5貫通電極505は、水晶振動板4の裏面の第2励振電極46に接続されている。一方、第6貫通電極506は、水晶振動板4の表面の第1励振電極45に接続されている。
このように第2,第5配線パターン562,565は、水晶振動板4の各励振電極46,45にそれぞれ接続されているので、高温のIC3aからの放熱によって加熱された各配線パターン562,565の熱は、水晶振動板4の各励振電極46,45に伝導されて温度が高まる。
したがって、水晶振動子2aよりも高温のIC3aは、その熱を放熱して温度が低下する一方、水晶振動子2aには、IC3aからの放熱によって加熱された第2,第5配線パターン562,565から熱が伝導して温度が高まり、IC3aと水晶振動子2aとの温度差を抑制して迅速に熱平衡状態となる。
これによって、IC3aに内蔵されている温度センサ301aの検出温度と、水晶振動子2aの温度との温度差に起因する周波数変動を抑制して、正確な温度補償を行うことが可能となる。
この実施形態では、第2配線パターン562を有する第2実装用電極522aと、第5配線パターン565を有する第5実装用電極525aとは、平面視矩形の実装領域Saの中心Oを対称点として点対称となるようにパターンが形成されている。これによって、第2,第5配線パターン562,565は、高温のIC3aからの放熱をバランスよく受けて、効率的に加熱される。
特に、この実施形態では、第2配線パターン562は、IC3aに内蔵された温度センサ301aの投影領域の全てを含むように形成されているので、IC3aの温度センサ301aの部分からの放熱によって、その直下で対向する第2配線パターン562が加熱され、その熱が、水晶振動子2aの水晶振動板4に伝導することになる。これによって、IC3aの温度センサ301aの部分と水晶振動板4とを速やかに熱平衡状態とすることができ、正確な温度補償を行うことが可能となる。
その他の構成及び作用効果は、上記主発明の上記実施形態と同様である。
図15は、別発明の他の実施形態の温度補償型水晶発振器の水晶振動子の第1封止部材51aの表面側を示す概略平面図であり、上記図11に対応する図である。
なお、この実施形態では、IC31a及び第1封止部材51aの表面の電極のパターン以外、すなわち、第1封止部材51aの裏面、水晶振動板4及び第2封止部材6は、上記図9、図10、図12~図14に示される上記実施形態と同様であり、その説明は省略する。
この実施形態では、IC31aの第1封止部材51aに対する実装方向が、上記実施形態と異なると共に、それに応じて、第1封止部材51aの電極のパターンが異なる。すなわち、上記実施形態では、図11に示すように、IC3aは、その長辺方向と第1封止部材5aの長辺方向とが同一方向に沿うように実装されたのに対して、この実施形態では、図15に示すように、IC31aは、その長辺方向が第1封止部材51aの長辺方向に直交するように実装されている。
第1封止部材51aの表面には、IC31aの第1~第6実装端子311a~361aの配列に応じて、各実装端子311a~361aがそれぞれ接続される第1~第6実装用電極5211a~5261aが形成されている。
第1~第6実装用電極5211a~5261aは、IC31aが実装される仮想線で囲まれた矩形の実装領域S1aにおいて、IC31aの各実装端子311a~361aがそれぞれ接合される電極パッド(図示せず)を含む第1~第6端子接合部5311a~5361aを備えている。更に、第1~第6実装用電極5211a~5261aは、実装領域S1aの前記第1~第6端子接合部5311a~5361aから実装領域S1a外に延びて、各貫通電極501,505,502,503,506,504にそれぞれ電気的に接続される第1~第6電極接続部5411a~5461aを備えている。
この実施形態では、第1封止部材51aの表面に形成されている第1~第6実装用電極5211a~5261aの内、水晶振動板4の各励振電極46,45にそれぞれ接続されている一対の第2,第5実装用電極5221a,5251aは、IC31aが実装される平面視矩形の実装領域S1aの内方にそれぞれ延出されている第2配線パターン5621及び第5配線パターン5651をそれぞれ有している。
第2,第5配線パターン5621,5651は、IC31aが実装される矩形の実装領域S1aにおいて、二列に配置されている第1~第3実装端子311a~331aと、第4~第6実装端子341a~361aとの間まで延出している。
特に、第5配線パターン5651は、IC31aに内蔵された温度センサ3011aを、実装領域S1aに投影した矩形の投影領域と完全に重なるように延びている。
上記実施形態では、図11に示すように、第2,第5実装用電極522a,525aの第2,第5端子接合部532a,535aと第2,第5電極接続部542a,545aとは、離れて配置され、その間を、第2,第5配線パターン562,565によってそれぞれ電気的に接続した。
これに対して、この実施形態では、第2,第5実装用電極5221a,5251aの第2,第5端子接合部5321a,5351aと第2,第5実装用電極5221a,5251aの第2,第5電極接続部5421a,5451aとを、近接して配置して、それらを電気的にそれぞれ接続しているので、第2,第5配線パターン5621,5651は、第2,第5端子接合部5321a,5351aと第2,第5電極接続部5421a,5451aとの電気的な接続を行うのではなく、熱伝導の機能のみを有している。
この実施形態でも、第2配線パターン5621を有する第2実装用電極5221aと、第5配線パターン5651を有する第5実装用電極5251aとは、平面視矩形の実装領域Sの中心Oを対称点として点対称となるようにパターンが形成されている。
この実施形態においても、第2,第5配線パターン5621,5651は、水晶振動板4の各励振電極46,45にそれぞれ接続されているので、駆動されて水晶振動子2aより高温となったIC31aからの放熱によって加熱された各配線パターン5621,5651の熱は、水晶振動板4の各励振電極46,45に伝導されて温度が高まる。
したがって、高温のIC31aは、その熱を放熱して温度が低下する一方、水晶振動子2aには、IC31aからの放熱によって加熱された第2,第5配線パターン5621,5651から熱が伝導して温度が高まり、IC31aと水晶振動子2aとの温度差を抑制して迅速に熱平衡状態となる。
これによって、IC31aの温度センサ3011aの検出温度と水晶振動板4との温度差に起因する周波数変動を抑制して、正確な温度補償を行うことが可能となる。
また、この実施形態では、図15に示されるように、平面視矩形のIC31aは、その長辺が、平面視矩形の第1封止部材51aの短辺に沿うように実装されており、IC31aと第1封止部材51aとの間に、アンダーフィル樹脂8を充填する際に、IC31aの各長辺側からアンダーフィル樹脂8を容易に注入することができる。同時に、第1~第6実装用電極5211a~5261aのIC31aの実装領域S1a外へ延びる部分を、アンダーフィル樹脂8で覆うことができる。
上記各実施形態では、一対の実装用電極522a,525a;5221a,5251aが、IC3a,31aの実装領域Sa,S1aの内方に延出する配線パターン562,565;5621,5651を有していたが、少なくとも一つの実装用電極が、IC3a,31aの実装領域Sa,S1aの内方に延出する配線パターンを有していればよい。
配線パターンの形状も上記各実施形態に特に限定されず、例えば、分岐して延びる形状などであってもよい。
上記実施形態では、IC3a,31aは、水晶振動子2の表面側である第1封止部材5a,51aに実装したが、IC3a,31aは、水晶振動子2aの裏面側である第2封止部材6に実装するようにしてもよい。
次に、上記実施形態に係る別発明の構成及び作用効果について説明する。
別発明に係る圧電振動デバイスは、複数の外部接続端子及び複数の実装用電極を有する圧電振動子と、前記複数の前記実装用電極に接続される複数の実装端子を有して、前記圧電振動子に実装される集積回路素子とを備える圧電振動デバイスであって、
前記圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の前記両主面の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材とを有し、
前記複数の実装用電極の内の一対の実装用電極は、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ形成された前記励振電極にそれぞれ電気的に接続されており、
前記集積回路素子は、前記複数の前記実装端子が外周寄りに配置されており、
前記一対の実装用電極の少なくとも一方の実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有する。
前記圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の前記両主面の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材とを有し、
前記複数の実装用電極の内の一対の実装用電極は、前記圧電振動板の前記両主面にそれぞれ形成された前記励振電極にそれぞれ電気的に接続されており、
前記集積回路素子は、前記複数の前記実装端子が外周寄りに配置されており、
前記一対の実装用電極の少なくとも一方の実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有する。
この別発明によれば、圧電振動板の両主面の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対の実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、集積回路素子が実装される実装領域において、複数の実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有するので、実装される集積回路素子に配線パターンが対向する。
集積回路素子が駆動されて発生する熱によって、当該集積回路素子が、圧電振動子よりも高温となった場合に、集積回路素子からの放熱によって、当該集積回路素子に対向する配線パターンが加熱されることになる。この配線パターンは、圧電振動子の励振電極に電気的に接続されているので、加熱された配線パターンの熱が、集積回路素子よりも低温の圧電振動子に伝導し、圧電振動子の温度が上昇する。これによって、駆動による発熱で高温となった集積回路素子の熱を放熱してその温度を低下させる一方、前記放熱によって加熱された配線パターンの熱が、圧電振動子に伝導されてその温度を高めるので、集積回路素子の駆動によって生じる集積回路素子と圧電振動子との間の温度差を抑制し、迅速に圧電振動子と集積回路素子とを熱平衡状態にすることができる。
また、圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板の各主面側を、第1,第2封止部材でそれぞれ封止した三層の積層構造であるので、窪んだ収容部を有する容器内に、圧電振動片を収容して蓋で封止するパッケージ構造に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
前記一対の実装用電極の両方の実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンをそれぞれ有する構成としてもよい。
上記構成によれば、圧電振動子の圧電振動板の両主面に電気的にそれぞれ接続されている一対の実装用電極の両方の実装用電極が、集積回路素子の実装領域において、実装端子よりも内方まで延出された各配線パターンをそれぞれ有しているので、駆動されて発熱し、圧電振動子よりも高温となった集積回路素子からの放熱によって加熱された各配線パターンの熱が、圧電振動子に効率的に伝導される。これによって、集積回路素子と圧電振動子との温度差を一層迅速に解消して熱平衡状態にすることができる。
前記両方の実装用電極の前記配線パターンが、前記集積回路素子が実装される前記実装領域の中心を対称点として略点対称である構成としてもよい。
上記構成によれば、一対の実装用電極の各配線パターンが、実装領域の中心を対称点として略点対称であるので、集積回路素子からの放熱によって、各配線パターンが略均等に加熱されて、その熱が、圧電振動板の両主面に伝導されるので、圧電振動板の両主面の温度をバランスよく高めることができる。
前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、少なくとも中央部近傍まで延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、実装用電極の配線パターンが、集積回路素子が実装される実装領域の中央部近傍まで延出しているので、駆動されて高温となった集積回路素子の中央部近傍からの放熱によって、配線パターンが効率的に加熱されることになり、加熱された配線パターンの熱が、圧電振動子に伝導されて、圧電振動子の温度を効率的に高めることができる。
前記集積回路素子は、温度センサを内蔵し、前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域に前記温度センサを投影した投影領域の少なくとも一部が重なるように延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子に内蔵されている温度センサの投影領域の少なくとも一部が重なるように、配線パターンが延出されているので、集積回路素子に内蔵されている温度センサ部分の熱が、少なくともその一部に対向する配線パターンに効率的に放熱されて、温度センサ部分の温度を低下させることがきる一方、温度センサ部分からの放熱によって加熱された配線パターンの熱が、圧電振動子に伝導されてその温度を高めることができる。これによって、集積回路素子の温度センサ部分の温度と圧電振動子の温度との温度差を迅速に解消して熱平衡状態にすることができる。
前記集積回路素子は、発振回路及び温度補償回路を有する構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子の温度補償回路では、当該集積回路素子に内蔵されている温度センサの検出温度に基づいて、圧電振動子の周波数温度特性の補償を行うが、駆動されて高温となった集積回路素子と圧電振動子との温度差を迅速に解消して熱平衡状態にできるので、温度センサの検出温度と圧電振動子の温度との温度差に起因する周波数変動を抑制して、正確な温度補償を行うことが可能となる。
前記集積回路素子は、平面視で矩形であり、前記複数の実装端子が、前記矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺寄りであって、前記一方の組の対向辺に沿って二列に配置されており、前記配線パターンが、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、前記二列の間を、前記一方の組の対向辺に沿って延出されている構成としてもよい。
上記構成によれば、配線パターンは、平面視矩形の集積回路素子の一方の組の対向辺寄りに、二列に配置された複数の実装端子の前記二列の間を、一方の組の対向辺に沿って延出されているので、駆動されて圧電振動子よりも高温となった集積回路素子の熱が、当該集積回路素子の外周寄りの二列の実装端子間の部分、すなわち、集積回路素子の中央部分から、対向する配線パターンへ効率的に放熱されて集積回路素子の温度が低下する一方、放熱よって加熱された配線パターンの熱は、圧電振動子に伝導されて、圧電振動子の温度を迅速に高めることができる。
前記集積回路素子の能動面が、前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極に対向しており、前記集積回路素子の前記複数の前記実装端子と前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極とが、金属部材を介して電気的にそれぞれ接続されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子の能動面と圧電振動子とが近接し、集積回路素子の熱が、金属部材を介して効率的に圧電振動子に伝導して、集積回路素子の温度を低下させると共に、圧電振動子の温度を高めて、集積回路素子と圧電振動子との温度差をなくすことができる。
前記圧電振動子と前記集積回路素子との間に、封止樹脂が充填されている構成としてもよい。
上記構成によれば、集積回路素子と圧電振動子との間の機械的強度を確保することができる。
以上のように別発明によれば、圧電振動板の励振電極に電気的に接続されている一対の実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、集積回路素子が実装される実装領域において、複数の実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有しているので、実装される集積回路素子に、実装用電極の配線パターンが対向することになる。集積回路素子が駆動されて発生する熱によって、当該集積回路素子が、圧電振動子よりも高温となった場合に、集積回路素子からの放熱によって、対向する配線パターンが加熱されることになる。
この配線パターンは、圧電振動子の励振電極に電気的に接続されているので、加熱された配線パターンの熱が、圧電振動子に伝導し、圧電振動子の温度が上昇する。すなわち、圧電振動子より高温の集積回路素子は、対向する配線パターンに放熱して温度が低下する一方、圧電振動子は、集積回路素子の放熱によって加熱された配線パターンからの熱が伝導されて、温度が上昇する。これによって、駆動による発熱で高温となった集積回路素子の熱を放熱してその温度を低下させる一方、前記放熱によって加熱された配線パターンの熱が、圧電振動子に伝導されてその温度を高めるので、集積回路素子の駆動によって生じた集積回路素子と圧電振動子との間の温度差を抑制し、迅速に圧電振動子と集積回路素子とを熱平衡状態にすることができる。
また、圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板の各主面側を、第1,第2封止部材でそれぞれ封止した三層の積層構造であるので、窪んだ収容部を有する容器内に、圧電振動片を収容して蓋で封止するパッケージ構造に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。
1 温度補償型水晶発振器
2 水晶振動子
3 IC(集積回路素子)
4 水晶振動板
5 第1封止部材
6 第2封止部材
7 金属バンプ(金属部材)
8 アンダーフィル樹脂
31~36 第1~第6実装端子
301 温度センサ
45,46 第1,第2励振電極
403,404 第1,第2封止用接合パターン
51 第1封止用接合パターン
501~506 第1~第6貫通電極
521~526 第1~第6実装用電極
531~536 第1~第6端子接合部
541~546 第1~第6電極接合部
561,566 第1,第6配線パターン
61 第2封止用接合パターン
601~604 第1~第4貫通電極
631~634 第1~第4外部接続端子
S 実装領域
2 水晶振動子
3 IC(集積回路素子)
4 水晶振動板
5 第1封止部材
6 第2封止部材
7 金属バンプ(金属部材)
8 アンダーフィル樹脂
31~36 第1~第6実装端子
301 温度センサ
45,46 第1,第2励振電極
403,404 第1,第2封止用接合パターン
51 第1封止用接合パターン
501~506 第1~第6貫通電極
521~526 第1~第6実装用電極
531~536 第1~第6端子接合部
541~546 第1~第6電極接合部
561,566 第1,第6配線パターン
61 第2封止用接合パターン
601~604 第1~第4貫通電極
631~634 第1~第4外部接続端子
S 実装領域
Claims (10)
- 複数の外部接続端子及び複数の実装用電極を有する圧電振動子と、前記複数の前記実装用電極に接続される複数の実装端子を有して、前記圧電振動子に実装される集積回路素子とを備える圧電振動デバイスであって、
前記圧電振動子は、その両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、前記圧電振動板の前記両主面の一方の主面側を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の前記両主面の他方の主面側を覆って封止する第2封止部材とを有し、
前記複数の各実装用電極は、前記両主面にそれぞれ形成された各励振電極または前記複数の各外部接続端子にそれぞれ電気的に接続されており、
前記集積回路素子は、前記複数の前記実装端子が外周寄りに配置されており、
前記外部接続端子に電気的に接続されている前記実装用電極の少なくとも1つの実装用電極は、前記集積回路素子が実装される実装領域において、少なくとも前記複数の前記実装端子よりも内方まで延出されている配線パターンを有する、
圧電振動デバイス。 - 前記第1封止部材の外面に、前記複数の前記実装用電極及び前記配線パターンが設けられ、
前記第2封止部材の外面に、前記複数の前記外部接続端子が設けられ、
前記圧電振動子は、前記第1封止部材、前記圧電振動板、及び、前記第2封止部材を厚み方向に貫通して、前記各実装用電極と前記各外部接続端子とを電気的にそれぞれ接続する複数の貫通電極を有する、
請求項1に記載の圧電振動デバイス。 - 前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、少なくとも中央部近傍まで延出されている、
請求項1または2に記載の圧電振動デバイス。 - 前記配線パターンは、前記少なくとも1つの前記実装用電極を前記外部接続端子に電気的に接続する、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。 - 前記少なくとも1つの前記実装用電極が、前記複数の前記外部接続端子の内の、外部の回路基板に実装された熱源となる電子部品に電気的に接続される外部接続端子に電気的に接続されている、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。 - 前記集積回路素子は、温度センサを内蔵し、
前記配線パターンは、前記集積回路素子が実装される前記実装領域に前記温度センサを投影した投影領域の少なくとも一部が重なるように延出されている、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。 - 前記集積回路素子は、平面視で矩形であり、前記複数の実装端子が、前記矩形の二組の対向辺の内の一方の組の対向辺寄りであって、前記一方の組の対向辺に沿って二列に配置されており、
前記配線パターンが、前記集積回路素子が実装される前記実装領域において、前記二列の間を横切るように延出されている、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。 - 前記両主面の前記各励振電極にそれぞれ電気的に接続された各実装用電極の、前記実装領域外へ延びる部分が、前記集積回路素子の前記一方の組の対向辺側に位置するように、前記集積回路素子が前記圧電振動子に実装される、
請求項7に記載の圧電振動デバイス。 - 前記集積回路素子の能動面が、前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極に対向しており、
前記集積回路素子の前記複数の前記実装端子と前記圧電振動子の前記複数の前記実装用電極とが、金属部材を介して電気的にそれぞれ接続されている、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。 - 前記圧電振動子と前記集積回路素子との間に、封止樹脂が充填されている、
請求項3に記載の圧電振動デバイス。
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