CN104124939B - 电子器件、振荡器、电子设备和移动体 - Google Patents
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Abstract
电子器件、振荡器、电子设备和移动体。以往很难使石英振子的温度保持恒定，并且，为了使石英振子的温度保持恒定，将会增加对发热用电阻的电力供给，很难减少石英振荡器的消耗电力。为此，本发明的电子器件具有基板、振动器件、发热体、安装在所述基板上并支撑所述振动器件的第1支撑体以及支撑所述基板的第2支撑体，所述第1支撑体的导热系数λ1与所述第2支撑体的导热系数λ2的关系满足λ1>λ2。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件、振荡器、电子设备和移动体。
背景技术
由于振荡器具有的石英振子等振动器件的频率伴随温度变化而变动，因此，使用由加热单元对振动器件进行加热而使振动器件的温度维持恒定的恒温型的振荡器。在这种恒温型的振荡器中，当振动器件直接搭载于构成恒温槽的一部分的基板上时，振动器件和加热单元的热散发到基板。因此，很难使振动器件的温度维持恒定。并且，为了使振动器件的温度维持恒定，需要进一步对加热单元供给电力，存在增大了振荡器的消耗电力的课题。
在专利文献1中公开有如下结构：在通过引线连接固定具有包含发热体的集成电路的石英振子和基板时，在基板与石英振子之间设置间隙。并且，在专利文献2中公开有如下结构：通过石英振子与基板之间的形成在基板上的发热用电阻，对基板上分开配设的石英振子进行加热。
专利文献1：日本特开2007-6270号公报
专利文献2：日本特开2009-200817号公报
但是，在专利文献1记载的振荡器中，通过键合线或板状的引线连接基板和石英振子，由此，石英振子的热通过键合线或引线散发到基板，很难使石英振子的温度保持恒定。
并且，在专利文献2记载的恒温型的石英振荡器中，发热用电阻产生的热经由与设有发热用电阻的基板具有的安装端子连接的金属销而散发到第2基板。进而，热经由第2基板具有的气密端子散发到金属底座。因此，很难使石英振子的温度保持恒定，并且，为了使石英振子的温度保持恒定，将会增加对发热用电阻的电力供给，很难减少石英振荡器的消耗电力。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或应用例而实现。
(应用例1)本应用例的电子器件的特征在于，该电子器件具有：基板；振动器件；第1支撑体，其安装在所述基板上，支撑所述振动器件；第2支撑体，其支撑所述基板；以及发热体，所述第1支撑体的导热系数λ1与所述第2支撑体的导热系数λ2的关系满足λ1>λ2。
根据本应用例的电子器件，被发热体加热的振动器件的热经由第1支撑体移动到基板，但是，由于第2支撑体的导热系数小于第1支撑体的导热系数，因此，从基板经由第2支撑体朝向固定第2支撑体的电路基板等的热移动得到抑制，能够抑制传递到基板的热散发。因此，能够减小振动器件与基板的热梯度，能够容易地使振动器件的温度维持恒定即成为恒温状态。由于能够使振动器件成为恒温状态，因此，能够使特性容易根据温度变化而变化的振动器件的特性稳定，能够得到输出稳定的振荡频率的电子器件。并且，通过抑制振动器件和基板的热经由第2支撑体散发到电子器件的外部，能够减少发热体的加热量、加热频度，能够得到低消耗电力的电子器件。
(应用例2)在上述应用例中，其特征在于，所述第1支撑体由铜、金、银、铝、钨中的任意一种或包含铜、金、银、铝、钨中的任意一种以上的合金形成，所述第2支撑体由铁、钛、铂中的任意一种，包含铁、钛、铂中的任意一种以上的合金以及可伐合金、42铁镍合金中的任意一方形成。
根据上述应用例，能够容易地实现第1支撑体与第2支撑体的导热系数的差即λ1>λ2的条件。因此，能够使振动器件成为恒温状态，输出稳定的振荡频率，能够得到低消耗电力的电子器件。
(应用例3)在上述应用例中，其特征在于，所述发热体被配置成与第2支撑体相比更靠近第1支撑体。
根据上述应用例，由于发热体被配置成与第2支撑体相比更靠近第1支撑体，因此，与第2支撑体相比，能够更强地对第1支撑体进行加热。由此，振动器件被发热体加热，并且从第1支撑体传递热，因此，能够进一步使振动器件保持恒温状态。进而，由于第2支撑体被配置成与第1支撑体相比更远离发热体，因此，第2支撑体的加热较弱，能够抑制经由第2支撑体向外部散发热。
(应用例4)、(应用例5)在上述应用例中，其特征在于，所述发热体配置在所述振动器件上，在所述基板的一个面上配置有包含振荡电路的电路。
根据上述应用例，由于振动器件具有发热体，因此，能够容易地对振动器件进行加热。并且，由于基板具有包含具有温度特性的振荡电路的电路，因此，从振动器件经由第1支撑体向基板传递热，基板也能够维持恒温状态。因此，通过使具有温度特性的振动器件和电路维持恒温状态，输出稳定的振荡频率，能够得到低消耗电力的电子器件。
(应用例6)在上述应用例中，其特征在于，所述第1支撑体与所述基板的连接区域和所述第2支撑体与所述基板的连接区域在俯视时相互不重合。
根据上述应用例，进一步延长与基板连接的第1支撑体的连接区域和第2支撑体的连接区域之间的热的传导路径，从第1支撑体传递的热容易滞留在基板中。由此，容易使基板的温度维持恒定，通过使具有温度特性的基板具有的电路维持恒温状态，输出稳定的振荡频率，能够得到低消耗电力的电子器件。
(应用例7)本应用例的振荡器的特征在于，该振荡器具有：基板；振动器件；第1支撑体，其安装在所述基板上，支撑所述振动器件；第2支撑体，其支撑所述基板；以及发热体，所述第1支撑体的导热系数λ1与所述第2支撑体的导热系数λ2的关系满足λ1>λ2。
(应用例8)本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例所述的电子器件。
根据本应用例的电子设备，能够得到具备具有稳定的特性且低消耗电力的电子器件的电子设备。
(应用例9)本应用例的移动体的特征在于，该移动体具有上述应用例所述的电子器件。
根据本应用例的移动体，能够得到具备具有稳定的特性且低消耗电力的电子器件的移动体。
附图说明
图1示出第1实施方式的电子器件，(a)是平面图，(b)是(a)所示的A-A′部的剖视图。
图2是说明第1实施方式的电子器件中的基板引线与器件引线的配置的平面图。
图3是示出第1实施方式的电子器件的其它方式的剖视图。
图4是示出第1实施方式的电子器件的其它方式的剖视图。
图5是示出作为第2实施方式的电子设备的移动型个人计算机的立体图。
图6是示出作为第2实施方式的电子设备的便携电话的立体图。
图7是示出作为第2实施方式的电子设备的数字照相机的立体图。
图8是示出作为第3实施方式的移动体的汽车的立体图。
标号说明
10：基台；20：基板；30：基板引线；40：振动器件；50：器件引线；60：发热体；70：电路；80：电气元件；100：电子器件。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1示出第1实施方式的电子器件，(a)是平面图，(b)是(a)所示的A-A′部的剖视图。如图1的(b)所示，电子器件100具有将基板20支撑在基台10的上表面10a的作为第2支撑体的基板引线30，基板20支撑固定在基台10上。如图1的(a)所示，在基板20上连接有多个基板引线30，该基板引线30具有与配设在基板20上的电极布线的外部端子20a连接的基板引线连接部30a、与基台10的基台电极布线端子10b(以下称为基台端子10b)连接的基板引线基台连接部30c、以及以与基台10的上表面10a隔开的方式保持基板20的基板引线保持部30b。
在作为基板20的一个面的主面20b上具有支撑振动器件40的作为第1支撑体的振动器件引线50(以下称为器件引线50)。如图1的(a)所示，在基板20上连接有多个器件引线50，该器件引线50具有与配设在振动器件40上的电极布线的器件端子40a连接的器件引线连接部50a、与形成在基板20的主面20b上的电极布线端子20c连接的器件引线基板连接部50c、以及以与基板20的主面20b隔开的方式保持振动器件40的器件引线保持部50b。
在振动器件40中，在与基板20的主面20b相对的发热体设置面40b上具有发热体60。在本实施方式中，发热体60是包含功率晶体管和感温元件(感温传感器)的元件，通过粘接等手段固定在振动器件40的发热体设置面40b上。另外，功率晶体管和感温元件可以是分别不同的芯片的结构，也可以使用电阻发热体以代替功率晶体管。并且，发热体也可以由功率晶体管或电阻发热体这样的发热元件单体构成。
基板20是电路基板，在基板20的主面20b上具有包含振动器件40的振荡电路的电路70。电路70包含的振荡电路可以包含使振动器件40振荡的振荡电路部、以及放大来自振动器件40的信号的放大电路部。并且，电路70还可以包含对振动器件40的频率温度特性进行补偿的频率温度补偿电路部。并且，基台10可以是第2电路基板，也可以在基台10的上表面10a配置构成电路的各种电气元件80。
如上所述，本实施方式的电子器件100在振动器件40上具有发热体60。发热体60为了使振动器件40以期望频率稳定地振荡，根据发热体60具有的感温元件的温度检测结果，控制对功率晶体管的供给电力，进行控制以使振动器件40的温度恒定地维持在预先设定的温度。另外，上述发热体60的温度控制可以作为温度控制电路而包含于电路70，也可以作为温度控制电路而构成于基台10。
如上所述，从发热体60供给热以使振动器件40维持恒定温度，另一方面，振动器件40散发所供给的热，或者使热在连接器件端子40a和基板20的电极布线端子20c的器件引线50中传导而移动到基板20。这里，基板20经由基板引线30而与基台10即电子设备等中构成的电路基板等连接，但是，优选构成为与器件引线50相比，基板引线30不容易传递热。即，在设器件引线50的导热系数为λ1，基板引线的导热系数为λ2的情况下，优选的是
λ1>λ2 (1)
优选的是，构成器件引线50的材料使用金、铜、钨、银、铝中的任意一种或包含这些材料中的一种以上的合金，构成基板引线30的材料使用铁、钛、铂中的任意一种或包含这些材料中的一种以上的合金。并且，优选使用作为铁系合金的可伐合金、42铁镍合金。
例如，在器件引线50使用铜的情况下，铜的导热系数λCu为398(W/mK)，在基板引线30使用可伐合金的情况下，可伐合金的导热系数λKo为17(W/mK)。因此，λCu>λKo，满足上述式(1)。并且，基板引线30的导热系数明显小于器件引线50的导热系数，只是该器件引线50的导热系数的大约4％，因此，从基板20经由基板引线30到基台10的的热移动得到抑制。另外，上述导热系数的单位为
W：功率(瓦)
m：米
K：绝对温度
在本实施方式的电子器件100中，发热体60设置在与基板20的主面20b相对的发热体设置面40b上，电路70以与发热体60相对的方式配置在基板20上。在电路70中也构成有特性根据温度变化而变化的、即具有温度特性的元件等的情况下，优选使包含电路70的基板20维持恒温状态。因此，如上所述，即使被发热体60加热的振动器件40的热经由器件引线50移动到基板20，也可通过式(1)所示的条件抑制从基板20经由基板引线30到基台10的热移动，能够使热滞留在基板20中。
进而，发热体60的热在发热体60与电路70之间的空间内作为辐射热进行传递，对电路70和基板20进行加热。因此，振动器件40被发热体60直接加热，基板20和电路70通过器件引线50的传导热和发热体60的辐射热被加热，振动器件40、基板20、电路70维持恒温。进而，通过减小连接基板20和基台10的基板引线30的导热系数，能够抑制基板20的热散发到基台10，因此，振动器件40、基板20、电路70维持恒温，能够得到输出稳定的振荡频率的电子器件100。
图2是说明基板引线30和器件引线50的配置的平面图，是图1的(a)的局部放大图。如图2所示，器件引线50通过焊接等手段与振动器件40具有的器件端子40a和基板20具有的电极布线端子20c接合，在基板20上配设振动器件40。另外，为了在器件端子40a和基板20具有的电极布线端子20c上接合器件引线50，也可以使用焊锡、金属凸块、导电性粘接剂等导电性接合材料20d。并且，基板引线30利用导电性接合材料20d而与基板20具有的外部端子20a和基台10具有的基台端子10b接合，在基台10上配设具有振动器件40的基板20。
被发热体60加热的振动器件40保持的热从振动器件40的器件端子40a传递到所连接的器件引线50的器件引线连接部50a，从器件引线基板连接部50c传递到电极布线端子20c并流向基板20。因此，首先，来自振动器件40的热传递到作为配设电极布线端子20c的连接区域的区域S1。然后，传递到基板20的热传递到与基板20的外部端子20a连接的基板引线30的基板引线连接部30a、基板引线保持部30b以及基板引线基台连接部30c，经由与基板引线基台连接部30c连接的基台10的基台端子10b流向基台10。
即，传递到基板20的区域S1的热移动到作为形成基板20的外部端子20a的连接区域的区域S2，从区域S2传递到基板引线30并流向基台10。这里，作为不使传递到基板20的热散发到基台10的结构，除了在上述式(1)的条件下形成器件引线50和基板引线30以外，优选增大基板20中的热路径即区域S1与区域S2的距离。特别地，如果在图2图示的平面视图中区域S1和区域S2产生重合区域，则热以最短的路径移动，因此，优选配置成在俯视时，作为器件引线50与基板20的连接区域的区域S1和作为基板引线30与基板20的连接区域的区域S2不重合。
在本实施例中，在振动器件40的发热体设置面40b上具有发热体60，但是，在发热体60被配置成与基板引线30相比更靠近振动器件引线50的结构中，也能够得到同样的效果。通过将发热体60配置成与基板引线30相比更靠近振动器件引线50，与基板引线30相比，能够更强地对振动器件引线50进行加热。由此，振动器件40被发热体60加热，并且从振动器件引线50传递热，因此，能够进一步使振动器件40和包含电路70的基板20保持恒温状态。另一方面，基板引线30被配置成与振动器件引线50相比更远离发热体，基板引线30的加热较弱，因此，能够抑制经由基板引线30向外部散发热。
图3是示出本实施方式的电子器件100的其它方式的剖视图。另外，对与电子器件100相同的结构标注相同标号并省略说明。图3的(a)所示的电子器件110构成为，相对于图1所示的电子器件100，不使振动器件40的发热体设置面40b与基板20相对，在发热体设置面40b的背面40c设置器件端子40a。在如电子器件110那样配置成不使发热体60与基板20相对的结构中，通过发热体60的热被加热的振动器件40的热也从器件引线51的器件引线连接部51a经由器件引线保持部51b传递到器件引线基板连接部51c并送往基板20，能够对基板20进行加热。进而，即使为了实现电子器件110的薄型化而使振动器件40和电路70接近或接触，发热体60也不会接近或接触电路70，发热体60产生的热经由振动器件40和器件引线51传递到电路70，不会对电路70进行过度加热。因此，能够抑制由于必要程度以上的加热而产生的电路70的特性劣化，并且，在构成特性根据温度变化而变化的、即具有温度特性的元件等的电路70中，包含电路70的基板20也维持恒温状态，因此，能够得到输出稳定的振荡频率的电子器件110。
图3的(b)所示的电子器件120相对于图1所示的电子器件100，与基板引线31的基板引线连接部31a连接的外部端子21a，配置在基板21的连接有器件引线50的电极布线端子21c的配设面即主面21b上。即使如电子器件120那样使基板引线31的基板引线连接部31a与配设在基板21的主面21b侧的外部端子21a连接，通过发热体60的热被加热的振动器件40的热也从器件引线50的器件引线连接部50a经由器件引线保持部50b传递到器件引线基板连接部50c并送往基板21，使基板21维持恒温的功能相同，但是，在与基板21的主面相反的面21d中不存在基板引线连接部。因此，即使在基台10的上表面10a配置有电气元件80的情况下，基板引线连接部也不会与电气元件发生干涉，因此，用于配置电气元件80的自由度提高，电气元件配置设计容易。由此，能够得到电气元件的配置自由度较高并且输出稳定的振荡频率的电子器件120。并且，如图3的(c)所示的电子器件130那样，也可以构成为，使通过图1所示的电子器件100的器件引线50连接的基板20和具有发热体60的振动器件40上下反转进行配置，通过基板引线32而与基台10连接。通过采用图3的(c)这样的结构，能够成为由基台10和基板20夹持振动器件40、发热体60和电路70的构造，能够将希望维持恒温的部分配置在一定空间内。因此，发热体60产生的热高效地传递到振动器件40和电路70，能够使振动器件40和电路70维持恒温，并且能够减少消耗电力，能够得到输出稳定的振荡频率的电子器件130。
图4是示出本实施方式的电子器件100的其它方式的剖视图。图4所示的电子器件140构成为将图1所示的电子器件100气密密封在收纳容器内，对与电子器件100相同的结构标注相同标号并省略说明。图4所示的电子器件140构成为，在作为第2基板的基台11的主面即上表面11a(以下称为基台主面11a)上载置罩90，通过焊接或钎焊等方法对与基台主面11a接合的接合部90a进行气密固定，对由罩90和基台11形成的收纳空间V进行气密密封。
在气密密封的收纳空间V的内部具有在基台11的基台主面11a上支撑基板20的作为第2支撑体的基板引线30，基板20支撑固定在基台11上。基板引线30具有与配设在基板20上的电极布线的外部端子20a连接的基板引线连接部30a、与基台11的基台端子11b连接的基板引线基台连接部30c、以及以与基台11的基台主面11a隔开的方式保持基板20的基板引线保持部30b。另外，基台端子11b通过未图示的基台11的布线而与和外部电路连接的基台外部端子11c连接。
并且，在作为基板20的一个面的主面20b上具有支撑振动器件40的作为第1支撑体的器件引线50。器件引线50具有与配设在振动器件40上的电极布线的器件端子40a连接的器件引线连接部50a、与形成在基板20的主面20b上的电极布线端子20c连接的器件引线基板连接部50c、以及以与基板20的主面20b隔开的方式保持振动器件40的器件引线保持部50b。进而，在振动器件40上，在与基板20的主面20b相对的发热体设置面40b上具有发热体60。
电子器件140通过使气密密封的收纳空间V成为例如减压/真空状态或填充有惰性气体的状态，能够得到抑制从振动器件40向罩90的外部环境放出热的所谓的绝热效果。因此，相对于温度变化较大的罩90的外部环境，能够容易地使振动器件40的温度维持恒定，可得到能够稳定地得到期望的频率输出的电子器件140。进而，由于能够抑制来自发热体60的热供给，因此，能够得到消耗电力较少的电子器件140。
另外，在本实施方式中，上述电子器件100、110、120、130、140中的基板引线30、31、32和器件引线50、51电连接，并且具有以机械的方式保持基板20、21和振动器件40的保持单元，但是不限于此。例如，也可以分别具有进行电连接的引线和以机械的方式保持基板和器件的保持部。
(第2实施方式)
作为第2实施方式，对具有第1实施方式的电子器件100、110、120、130、140中的任意一方的电子设备进行说明。图5是示出作为第2实施方式的电子设备的移动型(或笔记本型)个人计算机的立体图。图5所示的个人计算机1000具备具有键盘1100的主体部1200以及具有显示部1300的显示单元1400。显示单元1400通过铰链构造部以能够旋转的方式保持在主体部1200上。而且，在个人计算机1000中内置有电子器件100、110、120、130、140中的任意一方，作为基准信号的振荡器或基准时钟。
图6是示出作为第2实施方式的电子设备的便携电话(还包含PHS)的立体图。图6所示的便携电话2000具有多个操作按钮2100、接听口2200和通话口2300，在操作按钮2100与通话口2200之间配置有显示部2400。而且，在便携电话2000中内置有电子器件100、110、120、130、140中的任意一方，作为基准信号的振荡器或基准时钟。
图7是示出作为第2实施方式的电子设备的数字照相机的立体图。另外，在图7中还简单地示出与外部设备之间的连接。图7所示的数字照相机3000在壳体(机身)3100的平面具有显示部3200，显示部3200根据基于CCD(Charge Coupled Device)的摄像信号进行显示，作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥功能。并且，在壳体3100的正面侧(图示背面侧)具有包含光学镜头(摄像光学系统)和CCD等的受光单元3300。
当摄影者确认显示部3200中显示的被摄体像并按下快门按钮3400时，该时点的CCD的摄像信号被转送到存储器3500进行存储。并且，在数字照相机3000中，在壳体3100的侧面设有视频信号输出端子3600和数据通信用的输入输出端子3700。而且，根据需要，在视频信号输出端子3600上连接电视监视器4000，在输入输出端子3700上连接个人计算机5000(以下称为PC5000)，通过规定的操作将基于存储器3500中存储的摄像信号的图像数据输出到电视监视器4000或PC5000。而且，在数字照相机3000中内置有电子器件100、110、120、130、140中的任意一方，作为基准信号的振荡器或基准时钟。
另外，作为具有第1实施方式的电子器件100、110、120、130、140的电子设备，例如可举出喷墨打印机等喷墨式排出装置、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、包含通信功能的电子记事本、电子辞典、电子台式计算机、电子游戏机、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS(point Of Sales)终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜等)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶等的计量仪器类)、飞行模拟器以及应用移动体通信基站用设备、路由器或开关等存储区网络设备、局域网设备、网络用传送设备等的设备。
(第3实施方式)
图8是示出作为具有第1实施方式的电子器件100、110、120、130、140的移动体的汽车的立体图。在图8所示的汽车6000中，在车体6200中搭载着内置有第1实施方式所示的电子器件100、110、120、130或140的电子控制单元6100。电子控制单元6100例如应用于无钥匙进入系统、防盗器、车载导航系统、车载空调、防抱死制动系统(ABS：Antilock BrakeSystem)、气囊、轮胎压力监视系统(TPMS：Tire Pressure Monitoring System)、引擎控制器、混合动力汽车及电动汽车的电池监视器、车体姿势控制系统等的控制单元。
上述实施方式的电子器件、电子设备和移动体不限于此，各部的结构可以置换成具有相同功能的任意结构。并且，可以在上述实施方式中附加其它任意结构，也可以适当组合各实施方式。
Claims (7)
1.一种电子器件，其特征在于，该电子器件具有：
基板；
配置在所述基板上的外部端子；
振动器件；
第1支撑体，其安装在所述基板上，支撑所述振动器件；
第2支撑体，其与所述外部端子电连接，支撑所述基板；以及
发热体，其配置在所述振动器件的表面，
所述第1支撑体的导热系数λ1与所述第2支撑体的导热系数λ2的关系满足λ1>λ2。
2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，
所述第1支撑体由铜、金、银、铝、钨中的任意一种或包含铜、金、银、铝、钨中的任意一种以上的合金形成，
所述第2支撑体由铁、钛、铂中的任意一种、或者包含铁、钛、铂中的任意一种以上的合金、或者可伐合金、或者42铁镍合金形成。
3.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，
所述发热体被配置成与第2支撑体相比更靠近第1支撑体。
4.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，
所述发热体配置在所述振动器件上，
在所述基板的一个面上配置有包含振荡电路的电路。
5.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，
所述发热体配置在所述振动器件上，
在所述基板的一个面上配置有包含振荡电路的电路。
6.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1所述的电子器件。
7.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1所述的电子器件。
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