JP6871124B2 - Crystal device - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器等に用いられる水晶デバイスに関するものである。 The present invention relates to a crystal device used in an electronic device or the like.
水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させるものである。例えば、基板と、第一凹部を設けるために基板の上面に設けられた第一枠体と、第二凹部を設けるために基板の下面に設けられた第二枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、基板の下面に実装された集積回路素子と、を備えた水晶デバイスが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
A crystal device uses the piezoelectric effect of a crystal element to generate a specific frequency. For example, the substrate, the first frame provided on the upper surface of the substrate to provide the first recess, the second frame provided on the lower surface of the substrate to provide the second recess, and the upper surface of the substrate are provided. A crystal device including a crystal element mounted on the electrode pad and an integrated circuit element mounted on the lower surface of the substrate has been proposed (see, for example,
従来の水晶デバイスは、小型化が顕著であるが、パッケージも小型化になっている。小型化された水晶デバイスでは、外部端子と配線パターンとを接続するためのビア導体が第二凹部の四隅に露出するようにして形成されている。このような水晶デバイスを電子機器等の実装基板上に実装する際に、外部端子の内の一つである出力端子と接続されたビア導体が第二枠体の内周縁に露出しているため、出力端子から出力された出力信号に雑音が重畳してしまう虞があった。 The conventional crystal device has been remarkably miniaturized, but the package has also been miniaturized. In the miniaturized crystal device, via conductors for connecting the external terminal and the wiring pattern are formed so as to be exposed at the four corners of the second recess. When such a crystal device is mounted on a mounting board of an electronic device or the like, the via conductor connected to the output terminal, which is one of the external terminals, is exposed on the inner peripheral edge of the second frame. , There was a risk that noise would be superimposed on the output signal output from the output terminal.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、出力信号に雑音が重畳してしまうことを抑えることが可能な水晶デバイスを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a crystal device capable of suppressing noise from being superimposed on an output signal.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、基板の下面の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、基板の下面に設けられた接続パッドに実装された集積回路素子と、基板の下面に設けられ、接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、第二枠体の内周縁の四隅に設けられた第一切欠き部及び第二切欠き部と、第二枠体の下面に設けられた外部端子と、接続パターンと外部端子とを電気的に接続され、第二枠体の内周縁の四隅に設けられたビア導体と、第一枠体に接合された蓋体と、を備え、第一切欠き部の曲率半径が第二切欠き部の曲率半径よりも大きくなるように設けられ、第一切欠き部が設けられた第二枠体の内部に位置するビア導体の内の一つが、外部端子の内の出力端子と電気的に接続されている。 The crystal device according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate, and a second frame provided along the outer peripheral edge of the lower surface of the substrate. The body, the crystal element mounted on the electrode pad provided on the upper surface of the substrate, the integrated circuit element mounted on the connection pad provided on the lower surface of the substrate, and the connection pad and the electrical element provided on the lower surface of the substrate. The connection pattern connected to, the first notch and the second notch provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame, and the external terminal provided on the lower surface of the second frame, and the connection pattern. And an external terminal are electrically connected, and via conductors provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame body and a lid body joined to the first frame body are provided, and the curvature of the first notch portion is provided. One of the via conductors located inside the second frame body provided with a radius larger than the radius of curvature of the second notch and provided with the first notch is inside the external terminal. It is electrically connected to the output terminal.
本発明の一つの態様による水晶デバイスは、矩形状の基板と、基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、基板の下面の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、基板の下面に設けられた接続パッドに実装された集積回路素子と、基板の下面に設けられ、接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、第二枠体の内周縁の四隅に設けられた第一切欠き部及び第二切欠き部と、第二枠体の下面に設けられた外部端子と、接続パターンと外部端子とを電気的に接続され、第二枠体の内周縁の四隅に設けられたビア導体と、第一枠体に接合された蓋体と、を備え、第一切欠き部の曲率半径が第二切欠き部の曲率半径よりも大きくなるように設けられ、第一切欠き部が設けられた第二枠体の内部に位置するビア導体の内の一つが、外部端子の内の出力端子と電気的に接続されている。このような水晶デバイスは、外部端子の内の一つである出力端子と電気的に接続されたビア導体が、第二枠体内に設けられているので、第二枠体の内側に露出しておらず、電子機器等の実装基板上に実装する際に、出力端子である外部端子に付着した接合材が露出したビア導体に付着することがないため、雑音が基準信号に重畳してしまうことを抑えることができる。 The crystal device according to one aspect of the present invention includes a rectangular substrate, a first frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate, and a second frame provided along the outer peripheral edge of the lower surface of the substrate. The body, the crystal element mounted on the electrode pad provided on the upper surface of the substrate, the integrated circuit element mounted on the connection pad provided on the lower surface of the substrate, and the connection pad and the electrical element provided on the lower surface of the substrate. The connection pattern connected to, the first notch and the second notch provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame, and the external terminal provided on the lower surface of the second frame, and the connection pattern. And an external terminal are electrically connected, and via conductors provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame body and a lid body joined to the first frame body are provided, and the curvature of the first notch portion is provided. One of the via conductors located inside the second frame body provided with a radius larger than the radius of curvature of the second notch and provided with the first notch is inside the external terminal. It is electrically connected to the output terminal. In such a crystal device, a via conductor electrically connected to an output terminal, which is one of the external terminals, is provided inside the second frame, so that the via conductor is exposed inside the second frame. Therefore, when mounting on a mounting board of an electronic device or the like, the bonding material attached to the external terminal, which is an output terminal, does not adhere to the exposed via conductor, so that noise is superimposed on the reference signal. Can be suppressed.
本実施形態における水晶デバイスは、図1及び図2に示されているように、パッケージ110と、パッケージ110の上面に接合された水晶素子120と、パッケージ110の下面に接合された集積回路素子150とを含んでいる。パッケージ110は、基板110aの上面と第一枠体110bの内側面によって囲まれた第一凹部K1が形成されている。また、基板110aの下面と第二枠体110cの内側面によって囲まれた第二凹部K2が形成されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal device in the present embodiment includes a
基板110aは、矩形状であり、上面に実装された水晶素子120及び下面に実装された集積回路素子150を実装するためのものである。基板110aは、上面に、水晶素子120を実装するための電極パッド111が設けられており、下面に、集積回路素子150を実装するための接続パッド115が設けられている。また、基板110aの一辺に沿って、水晶素子120を接合するための電極パッド111が設けられている。第二枠体110cの下面の四隅には、外部端子112が設けられている。また、基板110aの下面の中央には、図4に示されているように、一対の測定パッド118が設けられ、その一対の測定パッド118を囲むようにして、集積回路素子150を実装するための六つの接続パッド115が設けられている。また、外部端子112は、接続パッド115の内の外側にある四つと電気的に接続されている。
The
基板110aは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板110aは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板110aの表面及び内部には、図3に示されているように、上面に設けられた電極パッド111と、基板110aの下面に設けられた測定パッド118とを電気的に接続するための配線パターン113及びビア導体114が設けられている。また、基板110aの表面には、下面に設けられた接続パッド115及び測定パッド118と、第二枠体110cの下面に設けられた外部端子112とを電気的に接続するための接続パターン117が設けられている。
The
第一枠体110bは、基板110aの上面に配置され、基板110aの上面に第一凹部K1を形成するためのものである。また、第二枠体110cは、基板110aの下面に配置され、基板110aの下面に第二凹部K2を形成するためのものである。第一枠体110b及び第二枠体110cは、例えば、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板110aと一体的に形成されている。
The
電極パッド111は、水晶素子120を実装するためのものである。電極パッド111は、基板110aの上面に一対で設けられており、基板110aの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド111は、図3及び図4に示されているように基板110aの上面に設けられた配線パターン113と導体部114を介して、基板110aの下面に設けられた測定パッド118に電気的に接続されている。
The
電極パッド111は、図3に示すように、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bによって構成されている。導体部114は、第一導体部114a及び第二導体部114bによって構成されている。また、配線パターン113は、第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bによって構成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、第一電極パッド111aは、基板110aに設けられた第一配線パターン113aの一端と電気的に接続されている。また、第一配線パターン113aの他端は、第一導体部114aを介して、後述する第一測定パッド118aと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド111aは、第一測定パッド118aと電気的に接続されることになる。第二電極パッド111bは、基板110aに設けられた第二配線パターン113bの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン113bの他端は、第二導体部114bを介して、後述する第二測定パッド118bと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド111bは、第二測定パッド118bと電気的に接続されることになる。
Further, the
外部端子112は、電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子112は、第二枠体110cの下面の四隅に設けられている。外部端子112は、基板110aの下面に設けられた六つの接続パッド115の四つと電気的に接続されている。また、第三外部端子112cは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターンHに接合された蓋体130がグランド電位となっている第三外部端子112cに接続される。よって、蓋体130による第一凹部K1内のシールド性が向上する。また、第一外部端子112aは、機能端子として用いられ、第二外部端子112bは、出力端子として用いられ、第四外部端子112dは、電源電圧端子として用いられる。機能端子は、切り替えることで書込読込端子及び周波数制御端子として用いられる。ここで、書込読込端子は、温度補償用制御データを記憶素子部に書き込んだり、記憶素子部に書き込まれた温度補償用制御データを読み込んだりするための端子のことである。周波数制御端子は、電圧を印加すると発振回路部の可変容量ダイオードの負荷容量を変動させることによって、水晶素子の温度特性を補正させるための端子のことである。
The
外部端子112は、図4(b)に示すように、第二枠体110cの下面の四隅に設けられ、第一外部端子112a、第二外部端子112b、第三外部端子112c及び第四外部端子112dによって構成されている。外部端子112は、基板110aの下面に設けられた接続パッド115とそれぞれ電気的に接続されている。また、第三外部端子112cは、後述する第三導体部114c及び第三ビア導体119cを介して、封止用導体パターンHと電気的に接続されている。よって、第三外部端子112cは、グランド端子として用いられる。
As shown in FIG. 4B, the
配線パターン113は、基板110aの上面に設けられ、電極パッド111から近傍の基板110aの導体部114に向けて引き出されている。また、配線パターン113は、図3に示すように、第一配線パターン113a及び第二配線パターン113bによって構成されている。
The
導体部114は、基板110aの内部に設けられ、その両端は、配線パターン113及び測定パッド118と電気的に接続されている。導体部114は、基板110aに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。導体部114は、第一導体部114a、第二導体部114b及び第三導体部114cによって構成されている。第三導体部114cは、第一枠体110bに設けられ、封止用導体パターンHに電気的に接続されている。
The
接続パッド115は、集積回路素子150を実装するために用いられている。また、接続パッド115は、図4に示すように、第一接続パッド115a、第二接続パッド115b、第三接続パッド115c、第四接続パッド115d、第五接続パッド115e及び第六接続パッド115fによって構成されている。第一接続パッド115aと第一外部端子112aとは、基板110aの下面に設けられた後述する第一接続パターン117a及び後述する第一ビア導体119aにより接続されており、第二接続パッド115bと第一測定パッド118aは、電気的に接続されている。また、第三接続パッド115cと第三外部端子112cとは、基板110aの下面に設けられた後述する第二接続パターン117b及び後述する第三ビア導体119cにより接続されており、第四接続パッド115dと第二外部端子112bとは、基板110aの下面に設けられた後述する第三接続パターン117c及び後述する第二ビア導体119bにより接続されている。また、第五接続パッド115eと第二測定パッド118bは、電気的に接続されており、第六接続パッド115fと第四外部端子112dとは、基板110aの下面に設けられた後述する第四接続パターン117d及び後述する第四ビア導体119dにより接続されている。また、接続パターン117は、基板110aの下面に設けられ、接続パッド115から近傍の外部端子112に向けて引き出されている。
The
切欠き部116は、第二枠体110cの内周縁の四隅に設けられている。切欠き部116は、隅部の両辺に接する円弧状になるように設けられている。切欠き部116は、第一切欠き部116a及び第二切欠き部116bによって構成されている。第一切欠き部116aの曲率半径R1は、第二切欠き部116bの曲率半径R2より大きくなるように設けられている。また、第一切欠き部116aの曲率半径R1は、150〜225μmであり、第二切欠き部116bの曲率半径R2は、75〜125μmである。
The
接続パターン117は、接続パッド115と外部端子112とを電気的に接続するためのものである。接続パターン117は、第一接続パターン117a、第二接続パターン117b、第三接続パターン117c及び第四接続パターン117dによって構成されている。
The
測定パッド118は、コンタクトピン等を接触させることによって、水晶素子120の特性を測定するためのものである。測定パッド118は、第一測定パッド118a及び第二測定パッド118bによって構成されている。測定パッド118は、基板110aに設けられた配線パターン113及び導体部114を介して、基板110aの上面に設けられた電極パッド111と電気的に接続されている。測定パッド118は、平面視して、集積回路素子150と重なる位置に設けられている。このようにすることで、電子機器等の実装基板上の実装パターン(図示せず)と測定パッド118との間で発生する浮遊容量を低減させることで、水晶素子120に浮遊容量が付加されないので、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。
The
ビア導体119は、接続パターン117と外部端子112とを電気的に接続するためのものである。ビア導体119は、図4に示すように、第二枠体110cの内周縁の四隅に設けられ、その両端は、接続パターン117及び外部端子112と電気的に接続されている。ビア導体119は、基板110aに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。ビア導体119は、第一ビア導体119a、第二ビア導体119b、第ビア導体119c及び第四ビア導体119dによって構成されている。第三ビア導体119cの上端は、第三導体114cと電気的に接続されることで、封止用導体パターンHを介して蓋体130と電気的に接続されることになる。
The via
第一切欠き部116aが設けられた第二枠体110cの内部に位置するビア導体119の内の一つが、外部端子112の内の出力端子と電気的に接続されている。つまり、第二ビア導体119bが、第二枠体110cの内部に設けられており、第二枠体110cの内周縁に露出しないで設けられている。また、曲率半径R1が曲率半径R2よりも大きくすることで、第二ビア導体119bが第二枠体110cの内壁に露出しないようにして設けられている。このような水晶デバイスは、外部端子112の内の一つである出力端子112bと電気的に接続された第二ビア導体119bが、第二枠体110c内に設けられているので第二ビア導体119bが第二枠体110cの内側に露出しておらず、電子機器等の実装基板上に実装する際に、出力端子である第二外部端子112bに付着した接合材が第二ビア導体119bに付着することをなくすことができる。よって、接合材が第二ビア導体119bに付着することによる負荷抵抗が付与されることを抑えることができるので、出力端子である第二外部端子112bから出力された基準信号に雑音が重畳してしまうことを抑制することが可能となる。
One of the via
封止用導体パターンHは、蓋体130と接合部材131を介して接合する際に、接合部材131の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターンHは、図3及び図4に示すように、第三導体部114c及び第三ビア導体119cを介して、第三外部端子112cと電気的に接続されている。封止用導体パターンHは、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、第一枠体110bの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば10〜25μmの厚みに形成されている。
The sealing conductor pattern H plays a role of improving the wettability of the joining member 131 when joining the
ここでパッケージ110を平面視したときの一辺の寸法が、0.8〜2.0mmである場合を例にして、測定パッド118の大きさを説明する。測定パッド118の長辺の長さは、0.2〜0.8mmとなり、短辺の長さは、0.15〜0.75mmとなる。
Here, the size of the
また、水晶素子120の特性を測定する際に使用される電気特性測定器(図示せず)としては、水晶素子120の共振周波数、クリスタルインピーダンスの他、インダクタンス、容量等の等価パラメータを測定することができるネットワークアナライザ又はインピーダンスアナライザ等が用いられる。そのコンタクトピンは、銅、銀等の合金の表面に金メッキを施した高導電性のピンと、接触時の衝撃を抑制するばね性をもったリセクタブルソケットとで構成され、これを測定パッド118に押し付けつつ接触させることで測定が行われる。
Further, as an electrical characteristic measuring instrument (not shown) used when measuring the characteristics of the
ここで、基板110aの作製方法について説明する。基板110aがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド111、外部端子112、配線パターン113、導体部114、接続パッド115、接続パターン117、測定パッド118、ビア導体119及び封止用導体パターンHとなる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a method of manufacturing the
水晶素子120は、図1及び図2に示されているように、導電性接着剤140を介して電極パッド111上に接合されている。水晶素子120は、安定した機械振動と圧電効果により、電子装置等の基準信号を発振する役割を果たしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、水晶素子120は、図1及び図2に示されているように、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに励振用電極122及び引き出し電極123を被着させた構造を有している。励振用電極122は、水晶素板121の上面及び下面のそれぞれに金属を所定のパターンで被着・形成したものである。励振用電極122は、上面に第一励振用電極122aと、下面に第二励振用電極122bを備えている。引き出し電極123は、励振用電極122から水晶素板121の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極123は、上面に第一引き出し電極123aと、下面に第二引き出し電極123bとを備えている。第一引き出し電極123aは、第一励振用電極122aから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極123bは、第二励振用電極122bから引き出されており、水晶素板121の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極123は、水晶素板121の長辺又は短辺に沿った形状で設けられている。また、本実施形態においては、第一電極パッド111a及び第二電極パッド111bと接続されている水晶素子120の一端を基板110aの上面と接続した固定端とし、他端を基板110aの上面と間を空けた自由端とした片持ち支持構造にて水晶素子120が基板110a上に固定されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、水晶素子120の動作について説明する。水晶素子120は、外部からの交番電圧が引き出し電極123から励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、水晶素板121が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
Here, the operation of the
ここで、水晶素子120の作製方法について説明する。まず、水晶素子120は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶素板121の外周の厚みを薄くし、水晶素板121の外周部と比べて水晶素板121の中央部が厚くなるように設けるベベル加工を行う。そして、水晶素子120は、水晶素板121の両主面にフォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振用電極122、引き出し電極123を形成することにより作製される。
Here, a method of manufacturing the
水晶素子120の基板110aへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤140は、例えばディスペンサによって第一電極パッド111a及び第二電極パッド111b上に塗布される。水晶素子120は、導電性接着剤140上に搬送され、導電性接着剤140上に載置される。そして導電性接着剤140は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。水晶素子120は、電極パッド111に接合される。つまり、水晶素子120の第二引き出し電極123bは、第二電極パッド111bと接合され、第一引き出し電極123aは、第一電極パッド111aと接合される。
A method of joining the
導電性接着剤140は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
The
集積回路素子150は、例えば、複数個の接続端子を有した矩形状のフリップチップ型集積回路素子が用いられ、その回路形成面(上面)には、周囲の温度状態を検知する温度センサー、水晶素子120の温度特性を補償する温度補償データを格納するための記憶素子部、温度補償データに基づいて水晶素子120の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路部、その温度補償回路部に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路部が設けられている。この発振回路部で生成された出力信号は、パッケージ110の第二外部端子112bを介して温度補償型水晶発振器の外へ出力され、例えば、クロック信号等の基準信号として利用される。
As the
記憶素子部は、PROMやEEPROMにより構成されている。温度補償関数である下記に示す三次関数のもととなるパラメータ、例えば三次成分調整値α、一次成分調整値β、0次成分調整値γの各値の温度補償用制御データが第一外部端子112aである機能端子から入力され保存される。記憶素子部には、レジスタマップが記憶されている。レジスタマップとは、各アドレスデータに制御データを入力した場合、制御部がそのデータを読み取り、信号を出力し、どのような動作を行なうかを示したものである。 The storage element unit is composed of PROM and EEPROM. The temperature compensation control data of the parameters that are the basis of the cubic function shown below, which is the temperature compensation function, such as the cubic component adjustment value α, the primary component adjustment value β, and the 0th component adjustment value γ, is the first external terminal. It is input and saved from the function terminal which is 112a. A register map is stored in the storage element unit. The register map shows how the control unit reads the data, outputs a signal, and performs an operation when the control data is input to each address data.
温度補償回路部は、三次関数発生回路や五次関数発生回路等によって構成されている。例えば、三次関数発生回路の場合は、その記憶素子部に入力された温度補償用制御データを読出して、温度補償用制御データから各温度に対して三次関数で導き出された電圧を発生させる。尚、この時の外部の周囲温度は、集積回路素子150内の温度センサーより得られる。温度補償回路部は、可変容量ダイオードのカソードと接続されており、温度補償回路部からの電圧が印加される。このように、可変容量ダイオードに温度補償回路部からの電圧を印加することよって、水晶素子120の周波数温度特性を補正することにより、周波数温度特性が平坦化される。
The temperature compensation circuit unit is composed of a cubic function generation circuit, a quintic function generation circuit, and the like. For example, in the case of a cubic function generation circuit, the temperature compensation control data input to the storage element unit is read out, and the voltage derived by the cubic function is generated for each temperature from the temperature compensation control data. The external ambient temperature at this time is obtained from the temperature sensor inside the
集積回路素子150は、図2に示すように、基板110aの下面に設けられた接続パッド115に半田等の導電性接合材160を介して実装されている。また、集積回路素子150の接続端子151は、接続パッド115に接続されている。接続パッド115は、接続パターン117を介して外部端子112と電気的に接続されている。この第三外部端子112cは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランドと接続されている実装パッドと接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、集積回路素子150の接続端子151の内の一つは、基準電位であるグランドに接続されることになる。
As shown in FIG. 2, the
また、集積回路素子150内に設けられた温度センサーは、平面視で測定パッド118内に位置させるようにして設けられている。このようにすることによって、水晶素子120から伝わる熱が、電極パッド111から配線パターン113及び導体部114を介して、測定パッド118に伝わった熱が、測定パッド118から放熱され、集積回路素子150内に設けられた温度センサーに伝わることになる。よって、水晶デバイスは、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子120の温度と集積回路素子150の温度とが近似することになり、集積回路素子150の温度センサーが得た温度と、実際の水晶素子120の周囲の温度との差異をさらに低減することが可能となる。
Further, the temperature sensor provided in the
また、集積回路素子150は、図1及び図2に示すように、矩形状であり、その下面に六つの接続端子151が設けられている。接続端子151は、一辺に沿って三つ設けられており、その一辺と向かい合う一辺に沿って三つ設けられている。集積回路素子150の長辺の長さは、0.5〜1.2mmであり、短辺の長さは、0.3〜1.0mmとなっている。集積回路素子150の厚み方向の長さは、0.1〜0.3mmとなっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
導電性接合材160は、例えば、銀ペースト又は鉛フリー半田により構成されている。また、導電性接合材には、塗布し易い粘度に調整するための添加した溶剤が含有されている。鉛フリー半田の成分比率は、錫が95〜97.5%、銀が2〜4%、銅が0.5〜1.0%のものが使用されている。
The
蓋体130は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体130は、真空状態にある第一凹部K1又は窒素ガスなどが充填された第一収容部K1を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、パッケージ110の第一枠体110b上に載置され、第一枠体110bの封止用導体パターンHと蓋体130の接合部材131とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第一枠体110bに接合される。また、蓋体130は、封止用導体パターンH、第三導体部114c及び第三ビア導体119cを介して第二枠体110cの下面の第三外部端子112cに電気的に接続されている。よって、蓋体130は、第二枠体110cの第三外部端子112cと電気的に接続されている。
The
接合部材131は、パッケージ110の第一枠体110b上面に設けられた封止用導体パターンHに相対する蓋体130の箇所に設けられている。接合部材131は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、10〜20μmである。例えば、成分比率は、銀が72〜85%、銅が15〜28%のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、10〜40μmである。例えば、成分比率が、金が78〜82%、錫が18〜22%のものが使用されている。
The joining member 131 is provided at a position of the
本実施形態における水晶デバイスは、矩形状の基板110aと、基板110aの上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体110bと、基板110aの下面の外周縁に沿って設けられた第二枠体110cと、基板110aの上面に設けられた電極パッド111に実装された水晶素子120と、基板110aの下面に設けられた接続パッド115に実装された集積回路素子150と、基板110aの下面に設けられ、接続パッド115と電気的に接続された接続パターン117と、第二枠体110cの内周縁の四隅に設けられた第一切欠き部116a及び第二切欠き部116bと、第二枠体110cの下面に設けられた外部端子112と、接続パターン117と外部端子112とを電気的に接続され、第二枠体110cの内周縁の四隅に設けられたビア導体119と、第一枠体110bに接合された蓋体130と、を備え、第一切欠き部116aの曲率半径R1が第二切欠き部116bの曲率半径R2よりも大きくなるように設けられ、第一切欠き部116aが設けられた第二枠体110cの内部に位置するビア導体119の内の一つが、外部端子112の内の出力端子と電気的に接続されている。
The crystal device in the present embodiment includes a
このような水晶デバイスは、外部端子112の内の一つである出力端子112bと電気的に接続されたビア導体119が、第二枠体110c内に設けられているので、第二枠体110cの内側に露出しておらず、電子機器等の実装基板上に実装する際に、出力端子112bである外部端子112に付着した接合材が露出したビア導体119に付着することがないため、雑音が基準信号に重畳してしまうことを抑えることができる。
In such a crystal device, since the via
また、本実施形態における水晶デバイスは、第一切欠き部116aが、第二枠体110c内の対角線上に設けられている。このように、第一切欠き部116aが、第二枠体110c内の対角線上に位置するように設けられていることで、電子機器等の実装基板に水晶デバイスを実装して接合材を溶融して接合する際に、第一切欠き部116aと近接する位置に設けられた外部端子112の面積が対角で同じ面積になるため、接合材の付着量が均等になることにより、水晶デバイスが実装基板から傾いて実装されることを低減しつつ、回転して実装されることを抑制することができる。
Further, in the crystal device of the present embodiment, the
また、本実施形態における水晶デバイスは、ビア導体119の内の一つが、外部端子112の内のグランド端子112cと電気的に接続されており、グランド端子112cと電気的に接続されたビア導体119cが、第二枠体110c内に露出するようにして設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスを電子機器の実装基板上に実装した際に、ビア導体119cがグランドに接続されることにより、シールド機能が付与されることとなるため、集積回路素子150を外部からの不要な電気的作用より良好に保護することができる。
Further, in the crystal device of the present embodiment, one of the via
また、本実施形態における水晶デバイスは、基板110aの下面に設けられた測定パッド118と、を有し、測定パッド118が、平面視して、集積回路素子150と重なる位置に設けられている。このようにすることで、電子機器等の実装基板上の実装パターン(図示せず)と測定パッド118との間で発生する浮遊容量を低減させることで、水晶素子120に浮遊容量が付加されないので、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することができる。
Further, the crystal device in the present embodiment has a
(第一変形例) 以下、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスについて説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスのうち、上述した水晶デバイスと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、図5に示されているように、ビア導体119の露出している箇所及び集積回路素子150と接続パッド115との間に絶縁性樹脂170が設けられている点において、本実施形態と異なる。
(First Modified Example) Hereinafter, the crystal device in the first modified example of the present embodiment will be described. Of the crystal devices in the first modification of the present embodiment, the same parts as those of the crystal device described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In the crystal device in the first modification of the present embodiment, as shown in FIG. 5, an insulating
また、絶縁性樹脂170は、図5に示されているように、ビア導体119の露出している面に設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスを電子機器の実装基板上に実装する際に用いた半田等の接合材(図示せず)が、ビア導体119の露出している面に絶縁性樹脂170が被覆されていることで、接合材が濡れ広がりにくくなるため、第二凹部K2内に入り込むことをさらに抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the insulating
絶縁性樹脂170は、図5に示されているように、集積回路素子150の接続端子151が設けられている面と接続パッド115との間に設けられている。このようにすることにより、絶縁性樹脂170は、集積回路素子150と基板110aの下面との接着強度を高めることができる。また、仮に、水晶デバイスを電子機器等の実装基板の実装パッド上に実装させた際に、半田等の接合材が第二凹部K2内に入り込んだとしても、絶縁性樹脂170によって、その接合材が集積回路素子150の接続端子151間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子150の接続端子151間の短絡を低減することができる。また、絶縁性樹脂170は、エポキシ樹脂やエポキシ樹脂を主成分とするコンポジットレジン等の樹脂材料からなる。
As shown in FIG. 5, the insulating
また、絶縁性樹脂170は、測定パッド118を覆うように設けられている。このようにすることによって、測定パッド118に異物が付着することを抑えることになるので、水晶素子120にその異物の付加抵抗が加わることを抑制することができる。従って、水晶素子120の発振周波数が変動することを低減することが可能となる。
Further, the insulating
絶縁性樹脂170の基板110aへの形成方法について説明する。その樹脂ディスペンサの先端を、第二枠体110cの内周縁の四隅に挿入し、絶縁性樹脂170の注入を行う。次に絶縁性樹脂170を加熱し、硬化させる。よって、絶縁性樹脂170は、ビア導体119の露出する面を覆うようにして設けられる。このようにすることで、水晶デバイスを電子機器の実装基板上に実装する際に用いた半田等の接合材(図示せず)が、ビア導体119の露出している面に絶縁性樹脂170が被覆されていることで、接合材が濡れ広がりにくくなるため、第二凹部K2内に入り込むことをさらに抑えることができる。
A method of forming the insulating
本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、絶縁性樹脂170が、ビア導体119の露出している面に設けられている。このようにすることにより、水晶デバイスを電子機器の実装基板上に実装する際に用いた半田等の接合材(図示せず)が、ビア導体119の露出している面に絶縁性樹脂170が被覆されていることで、接合材が濡れ広がりにくくなるため、第二凹部K2内に入り込むことを抑えることができる。
In the crystal device in the first modification of the present embodiment, the insulating
また、本実施形態の第一変形例における水晶デバイスは、集積回路素子150と接続パッド115との間に絶縁性樹脂170が設けられている。このようにすることにより、集積回路素子150と基板110aの下面との接着強度を高めることができる。また、縁性樹脂170によって、その接合材が集積回路素子150の接続端子151間に付着することを抑えることになるので、集積回路素子150の接続端子151間の短絡を低減することができる。
Further, in the crystal device in the first modification of the present embodiment, an insulating
尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、水晶素子は、AT用水晶素子を用いた場合を説明したが、基部と、基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の振動腕部とを有する音叉型屈曲水晶素子を用いても構わない。 It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. In the above embodiment, the case where the crystal element for AT is used as the crystal element has been described, but the tuning fork type bent crystal having a base and two flat plate-shaped vibrating arms extending in the same direction from the side surface of the base. An element may be used.
110・・・パッケージ
110a・・・基板
110b・・・第一枠体
110c・・・第二枠体
111・・・電極パッド
112・・・外部端子
113・・・配線パターン
114・・・導体部
115・・・接続パッド
116・・・切欠き部
117・・・接続パターン
118・・・測定パッド
119・・・ビア導体
120・・・水晶素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
130・・・蓋体
131・・・接合部材
140・・・導電性接着剤
150・・・集積回路素子
151・・・接続端子
160・・・導電性接合材
170・・・絶縁性樹脂
H・・・封止用導体パターン
K1・・・第一凹部
K2・・・第二凹部
110 ...
Claims (4)
前記基板の上面の外周縁に沿って設けられた第一枠体と、
前記基板の下面の外周縁に沿って設けられた第二枠体と、
前記基板の上面に設けられた電極パッドに実装された水晶素子と、
前記基板の下面に設けられた接続パッドに実装された集積回路素子と、
前記基板の下面に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された接続パターンと、
前記第二枠体の内周縁の四隅に設けられた第一切欠き部及び第二切欠き部と、
前記第二枠体の下面に設けられた外部端子と、
前記接続パターンと前記外部端子とを電気的に接続され、前記第二枠体の内周縁の四隅に設けられたビア導体と、
前記第一枠体に接合された蓋体と、を備え
前記第一切欠き部の曲率半径が第二切欠き部の曲率半径よりも大きくなるように設けられ、
前記第一切欠き部が設けられた前記第二枠体の内部に位置する前記ビア導体の内の一つが、前記外部端子の内の出力端子と電気的に接続されており、
前記第一切欠き部が、前記第二枠体の対角線上に設けられており、
前記ビア導体の内の一つが、前記外部端子の内のグランド端子と電気的に接続されており、
前記出力端子と電気的に接続された前記ビア導体が、第二枠体の内側に露出しないように設けられており、
前記グランド端子と電気的に接続された前記ビア導体が、第二枠体内に露出するようにして設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 With a rectangular board
A first frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate, and
A second frame provided along the outer peripheral edge of the lower surface of the substrate, and
A crystal element mounted on an electrode pad provided on the upper surface of the substrate, and
An integrated circuit element mounted on a connection pad provided on the lower surface of the substrate, and
A connection pattern provided on the lower surface of the substrate and electrically connected to the connection pad,
The first notch and the second notch provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame,
External terminals provided on the lower surface of the second frame and
Via conductors, which are electrically connected to the connection pattern and the external terminal and are provided at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame,
A lid body joined to the first frame body is provided so that the radius of curvature of the first notch portion is larger than the radius of curvature of the second notch portion.
One of the via conductors located inside the second frame body provided with the first notch is electrically connected to the output terminal in the external terminal .
The first notch portion is provided on the diagonal line of the second frame body.
One of the via conductors is electrically connected to the ground terminal in the external terminal.
The via conductor electrically connected to the output terminal is provided so as not to be exposed inside the second frame.
A crystal device characterized in that the via conductor electrically connected to the ground terminal is provided so as to be exposed inside a second frame.
前記基板の下面に設けられた測定パッドと、を有し、
前記測定パッドが、平面視して、前記集積回路素子と重なる位置に設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1.
It has a measurement pad provided on the lower surface of the substrate, and has.
A crystal device characterized in that the measurement pad is provided at a position where it overlaps with the integrated circuit element in a plan view.
前記ビア導体の露出している箇所に絶縁性樹脂が設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1.
A crystal device characterized in that an insulating resin is provided at an exposed portion of the via conductor.
前記絶縁性樹脂が、前記集積回路素子と前記接続パッドとの間にも設けられていることを特徴とする水晶デバイス。 The crystal device according to claim 3.
A crystal device characterized in that the insulating resin is also provided between the integrated circuit element and the connection pad.
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