JP5337635B2

JP5337635B2 - 電子デバイス

Info

Publication number: JP5337635B2
Application number: JP2009200805A
Authority: JP
Inventors: 元晴安藤
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: JP2011055146A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる電子デバイスに関するものである。

従来より、携帯用の通信機器等の電子機器には、各種電子デバイスが用いられている。
これら電子デバイスのうち、例えば、圧電発振器について説明する。
従来の電子デバイスである圧電発振器２００としては、図３に示すように、第一の凹部Ｋ１、第二の凹部Ｋ２を有する素子搭載部材２１０の第一の凹部Ｋ１内に、圧電振動素子２２０を実装して蓋部材２１４で気密封止され、前記第二の凹部Ｋ２内に、圧電振動素子２２０の例えば、発振回路や温度補償を行なうための回路を備えた集積回路素子２３０が収容された構造となっている。この圧電発振器２００は、電子デバイスであって、第二の凹部Ｋ２の基板部２１１の他方の主面に、バンプ２３１を介して基板部２１１と接続されている集積回路素子２３０の回路形成面を保護するために、基板部２１１と集積回路素子２３０との間に樹脂２４０が充填されている。

前述の従来の圧電発振器２００は、素子搭載部材２１０の基板部２１１の一方の主面に圧電振動素子２２０を実装し、当該基板部２１１の他方の主面に集積回路素子２３０を実装しているため、表面面積の小さい小型の電子デバイスを実現できる。また、従来の圧電発振器２００は、基板部２１１の一方の主面に圧電振動素子２２０を実装した後に、基板部２１１の他方の主面に集積回路素子２３０を実装しているので、圧電振動素子２２０の周波数安定化のために行なう熱処理が集積回路素子２３０に印加されず、集積回路素子２３０の動作信頼性や接続信頼性を高めることができる（例えば、特許文献１参照）。
また、この圧電発振器２００の第二の凹部Ｋ２の基板部２１１と接続されている集積回路素子２３０は、集積回路素子２３０の発振回路などを起動する際の起動電圧により、集積回路素子２３０が発熱することになる。その際、圧電発振器２００は、外部の実装基板に実装されており、集積回路素子２３０の搭載されている第二の凹部Ｋ２が外部の実装基板に実装された状態で閉ざされた空間となっている。その結果、集積回路素子２３０からの発熱は、実装基板と第二の凹部Ｋ２とで閉ざされた空間に熱が籠もることになる。

特開２０００−１３８５３３号公報（第６頁、図２）

しかしながら、従来の圧電発振器２００においては、上述のように圧電発振器を外部の実装基板に実装した際に、集積回路素子の搭載される第二の凹部Ｋ２が閉ざされた空間となることから、集積回路素子２３０の発熱が第二の凹部Ｋ２内の空間に籠もり集積回路素子の感温素子の感知する温度が上昇することになり、圧電発振器２００の第一の凹部Ｋ１に収容される圧電振動素子２２０の感知する温度と、第二の凹部Ｋ２に収容される集積回路素子２３０の感知する温度とに温度差が生じ、圧電発振器２００の発振周波数が変動するという課題があった。

そこで、本発明の圧電発振器は、上記問題に鑑みてなされたものであり、集積回路素子の発熱により圧電発振器の発振周波数が変動することのない電子デバイスを提供することを課題とする。

本発明の電子デバイスは、第一の凹部と第二の凹部を有する素子搭載部材と、前記第一の凹部に収容され、圧電素板の両主面に励振用電極を備える圧電振動素子と、前記第二の凹部に収容され、少なくとも発振回路を備える集積回路素子と、前記第一の凹部を封止する蓋部材と、前記素子搭載部材の前記第二の凹部側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターンと一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子とを備える放熱基板とを備え、前記放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合さ
れ、前記放熱用パターンと前記枠部接続端子の一つとが接続され、前記放熱用パターンと接続された前記枠部接続端子と前記外部接続端子の一つとが接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の電子デバイスは、上記構成において、放熱用パターンと前記枠部接続端子を介して接続される前記外部接続端子がグランド端子として機能することを特徴とするものである。

本発明の電子デバイスは、放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合され、放熱用パターンと枠部接続端子の一つとが接続され、放熱用パターンと接続された枠部接続端子と外部接続端子の一つとが接続されていることによって、集積回路素子の搭載された第二の凹部内に籠もった熱が放熱基板に熱伝導され、第二の凹部内に籠もった集積回路素子の発熱による温度と、放熱基板の持つ温度とが熱交換され、第二の凹部内の温度上昇を抑えることができる。即ち、集積回路素子からの発熱が、集積回路素子の回路形成面の反対側になる面と接続された放熱基板の金属部分を伝わっていく。これにより集積回路素子からの発熱は、放熱基板の金属部分を伝わり広範囲に広がり、集積回路素子と接続された放熱基板の金属部分の外部に露出した部分が外気にさらされているため、外気で熱冷却され、外部に放熱されることになる。その結果、集積回路素子の感温素子が感知する温度の温度上昇を抑えることができ、第一の凹部に収容されている圧電振動素子の感知する温度と、第二の凹部に収容されている集積回路素子の感知する温度との温度差を小さくできるため圧電発振器の発振周波数の変動を防ぐことが可能となる。

電子デバイスは、放熱用パターンと枠部接続端子を介して接続される外部接続端子がグランド端子として機能することから、外部の実装基板と接続した際にグランド端子が外部のグランド電極と接続されることで放熱面積を大きくでき、放熱効果を上げることが可能となる。

本発明の実施形態に係る電子デバイスの一例を示した断面図である。（ａ）は図１の素子搭載部材と放熱基板を接続する前の素子搭載部材の第二の凹部側を示した平面図であり、（ｂ）は放熱基板の素子搭載部材の第二の枠部との接合面を示した平面図である。従来の電子デバイスを示した断面図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、電子デバイスを圧電発振器として説明する。以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの一例を示した断面図である。
図１に示したように、電子デバイスである圧電発振器１００は、素子搭載部材１０と、蓋部材１４、圧電振動素子２０、集積回路素子３０、放熱基板４０とで主に構成されている。

図１に示したように、素子搭載部材１０は、第一の凹部Ｋ１と第二の凹部Ｋ２を有する構成となっており、基板部１１、第一の枠部１２、第二の枠部１３とから構成されている。
基板部１１は、第一の枠部１２、第二の枠部１３に挟まれた構造となっている。ここで、第一の枠部１２は、基板部１１に接合されて第一の凹部Ｋ１が形成される。また、第二の枠部１３は、基板部１１に接合されて第二の凹部Ｋ２が形成される。本発明における圧電発振器１００は、放熱基板４０側を向く第二の凹部Ｋ２側に集積回路素子３０が収容されている。また、蓋部材１４で封止される第一の凹部Ｋ１側には、圧電振動素子２０が収容されている。ここで、素子搭載部材１０を構成する基板部１１と第一の枠部１２、第二の枠部１３とは、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる。

蓋部材１４は、圧電振動素子２０の収容される第一の凹部Ｋ１を気密封止する構造となっている。また、蓋部材１４は、４２アロイやコバール、リン青銅等からなる。

圧電振動素子２０は、圧電素板の両主面に励振用電極(図示せず)を備える構造となっている。また、圧電振動素子２０は、所定の結晶軸でカットした圧電素板の両主面に形成された一対の励振用電極に、外部からの交番電圧が印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。圧電素板としては例えば水晶が用いられる。

集積回路素子３０は、少なくとも発振回路を備える構成となっている。また、集積回路素子３０は、基板部１１の他方の主面に設けられた実装パターンにバンプ３１を介して実装されることで接合されている。ここで、集積回路素子３０の基板部１１側を向く面には、回路が形成されている。また、集積回路素子３０の収容される第二の凹部Ｋ２を形成する第二の枠部１３には、その四隅に放熱基板４０と接合される放熱基板接続端子１５が設けられている。また、第二の枠部１３の放熱基板接続端子１５と放熱基板４０の一方の主面の四隅に形成された枠部接続端子４５とは、電気的および機械的に接合され、かつ固定されている。
集積回路素子３０は、回路の形成された面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子２０の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて前記圧電振動素子２０の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられている。前記発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電振動素子２０と集積回路素子３０は、基板部１１の内部に設けられた内層配線（図示せず）により接続されている。

放熱基板４０は、素子搭載部材１０の第二の凹部Ｋ２側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターン４１と一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子４５と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子４６とを備える構成となっている。
また、放熱基板４０は、集積回路素子３０の回路形成面の反対側と接する面に放熱用パターン４１が形成されている。この放熱用パターン４１は、放熱基板４０の一方主面の四隅に設けられた枠部接続端子４５の一つと接続されている。また、放熱基板４０の他方の主面の四隅に設けられた外部接続端子４６は、内層配線（図示せず）により向かい合っている端子が枠部接続端子４５と接続されている。尚、放熱基板４０の他方の主面の四隅に設けられた４つの外部接続端子４６は、それぞれＶＣＣ端子、ＶＣＯＮ端子、ＯＵＴ端子、グランド端子として機能している。
ここで、前記放熱用パターン４１と接続される枠部接続端子４５は、グランド端子として機能する外部接続端子４６と接続されている。尚、放熱基板４０の材質としては、例えば、フレキシブル基板やセラミック基板などが用いられる。また、放熱用パターン４１、枠部接続端子４５、外部接続端子４６の材質としては、例えば、金や銅などの熱伝導率の高い金属が用いられる。また、放熱基板接続端子１５と枠部接続端子４５は、放熱基板４０と第二の枠部１３との接続用端子として機能している。

以上より、集積回路素子３０は、第二の凹部Ｋ２の形成される第二の枠部１３を放熱基板４０と接合したときに、回路の形成された面の反対側の面とが放熱基板４０に設けられた放熱用パターン４１と導電性接着剤４２を介して接合されている。また、放熱用パターン４１は、放熱基板４０の一方の主面の四隅に設けられた枠部接続電極４５の一つと接続されている。前記放熱パターン４１と接続される一つの枠部接続端子４５は、放熱基板４０の他方の主面に設けられた一つの外部電極端子４６と接続されている。つまり、集積回路素子３０の回路の形成された面の反対側の面は、放熱基板４０の一方の主面の中央に設けられた放熱用パターン４１から放熱基板４０の一方の主面の四隅に設けられた一つの枠部接続端子４５を介して、放熱基板４０の他方の主面の四隅に設けられた一つの外部接続端子４６と接続されている。

したがって、本発明の圧電発振器１００は、集積回路素子３０の回路の形成された面の反対側となる面が導電性接着剤４２を介して放熱基板４０と接合したことにより、放熱基板４０が放熱板として機能する。その結果、本発明の圧電発振器１００は、集積回路素子３０の発熱により集積回路素子３０の感温素子の感知する温度の上昇を抑えることができ、圧電発振器１００の発振周波数の変動を防ぐことが可能となる。
即ち、本発明の圧電発振器１００においては、集積回路素子３０による発熱が導電性接着剤４２を介して放熱基板４０の一方の主面の中央に設けられた放熱用パターン４１に熱伝導される構造となっている。また、放熱用パターン４１は、放熱基板４０の一方の主面の四隅に設けられた枠部接続端子４５の一つと接続され、放熱基板４０の他方の主面の四隅に設けられた外部接続端子４６の一つに接続されている。これにより、本発明の圧電発振器１００においては、集積回路素子３０からの発熱が、集積回路素子３０と接続された放熱基板４０の導電性接着剤４２、放熱用パターン４１、枠部接続端子４５、外部接続端子４６の金属部分を伝わっていく。これにより集積回路素子３０からの発熱は、広範囲に広がり、集積回路素子３０と接続された放熱基板４０の金属部分の外部に露出した部分が外気にさらされているため、外気で熱冷却され、外部に放熱されることになる。

また、本発明の圧電発振器１００においては、集積回路素子３０の回路の形成された面と反対側と接続されたグランド端子として機能する外部接続端子４６が外部の実装基板のグランド電極と接合される構造となっている。このようにグランド端子が外部のグランド電極と接合された構造では、集積回路素子３０からの発熱をグランド端子として機能する外部接続端子４６から外部の実装基板のグランド電極に放熱できる。その際、圧電発振器のグランド端子として機能する外部接続端子４６と接合される外部の実装基板のグランド電極は、その面積を大きくすることで、放熱面積を大きくでき放熱効果を高めることができる。

また、前記した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態に示した電子デバイスは、圧電発振器１００の第一の凹部Ｋ１に搭載する圧電振動素子２０として、平面視矩形状の圧電素板の表面に励振用電極や、引出電極を設けた形態の圧電振動素子２０を示したが、これに限定することなく、例えば、平面視形状が円形や、音叉形の圧電素板に各種電極を設けた形態の圧電振動素子でもよく、又圧電振動素子に変えて弾性表面波素子を用いても構わない。

１０・・・素子搭載部材
１１・・・基板部
１２・・・第一の枠部
１３・・・第二の枠部
１４・・・蓋部材
１５・・・放熱基板接続端子
２０・・・圧電振動素子
３０・・・集積回路素子
３１・・・バンプ
４０・・・放熱基板
４１・・・放熱用パターン
４２・・・導電性接着剤
４５・・・枠部接続端子
４６・・・外部接続端子
Ｋ１・・・第一の凹部
Ｋ２・・・第二の凹部

Claims

第一の凹部と第二の凹部を有する素子搭載部材と、
前記第一の凹部に収容され、圧電素板の両主面に励振用電極を備える圧電振動素子と、
前記第二の凹部に収容され、少なくとも発振回路を備える集積回路素子と、
前記第一の凹部を封止する蓋部材と、
前記素子搭載部材の前記第二の凹部側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターンと一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子とを備える放熱基板とを備え、
前記放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合され、
前記放熱用パターンと前記枠部接続端子の一つとが接続され、
前記放熱用パターンと接続された前記枠部接続端子と前記外部接続端子の一つとが接続されていることを特徴とする電子デバイス。
前記放熱用パターンと前記枠部接続端子を介して接続される前記外部接続端子がグランド端子として機能することを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。