CN104124963B - 电子器件、电子设备以及移动体 - Google Patents

Abstract

本发明提供电子器件、振荡器、电子设备以及移动体，相对于外部温度变化的影响小且频率稳定性优良。该电子器件具有：具有发热体的振子；以及与所述发热体相对且至少具有振荡用放大元件的电路部件，所述发热体与所述电路部件的间隔处于0mm以上1.5mm以下的范围。

Description

电子器件、电子设备以及移动体

技术领域

本发明涉及电子器件、搭载有电子器件的电子设备以及移动体。

背景技术

以往，随着电子设备的小型化、薄型化，要求具有石英振子等振动器件的电子器件进一步小型化、薄型化，并且为了实现节能还要求降低消耗电力。尤其是具有利用发热体加热石英振子而将石英振子的周围温度保持恒定的恒温槽，以避免周围温度的影响并得到较高的频率稳定性的OCXO(带有恒温槽的石英振荡器)等电子器件存在以下问题：由于来自发热体的热传递至基板并释放到OCXO的外部，因此消耗电力较大。

为了解决这种问题，在专利文献1中公开了如下方法：采用利用支承构件在从壳体基台浮起的状态下支承具有固定粘着有发热体的石英振子的基板的构造，在覆盖该构造的壳体表面局部地且分散地粘贴箔状的隔热材料，由此来抑制从壳体释放到外部的热，实现低消耗电力化。

此外，在专利文献2中公开了如下方法：采用在配置有石英振子的基板上，在与石英振子的下表面相对的基板的上表面配设发热用膜电阻和温度感应膜电阻，利用支承构件在从壳体基台浮起的状态下支承基板的构造，提高动作温度相对于外部温度变化的追随性，并且抑制从壳体释放到外部的热，实现低消耗电力化。

专利文献1：日本特开平7-50523号公报

专利文献2：日本特开2009-200817号公报

但是，上述OCXO存在如下问题：由于用于使石英振子振荡的振荡电路的周围温度相对于外部温度变化未保持恒定，因此频率稳定性由于振荡电路具有的温度特性而劣化。

发明内容

本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例来实现。

[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：振子；发热体；以及电路部件，其与所述发热体相对，至少具有振荡用放大元件，所述发热体与所述电路部件的间隔处于0mm以上1.5mm以下的范围。

根据本应用例，将振子具有的发热体与具有振荡用放大元件的电路部件相对地配置，并将它们之间的间隔设为0mm以上1.5mm以下的范围，由此，电路部件具有的振荡用放大元件通过来自发热体的热传导、热辐射而保持恒定的温度，因此，具有如下效果：能够将由于振荡用放大元件具有的温度特性而产生的振子的振荡频率的变动抑制得较小，能够进一步提高电子器件的频率稳定性。

[应用例2]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，所述发热体与所述电路部件的间隔处于0mm以上1.2mm以下的范围。

根据本应用例，通过将发热体与电路部件的间隔设为0mm以上1.2mm以下的范围，电路部件具有的振荡用放大元件通过来自发热体的热传导、热辐射而保持恒定的温度，因此，具有如下效果：能够将由于振荡用放大元件具有的温度特性而产生的振子的振荡频率的变动抑制得更小，能够进一步提高电子器件的频率稳定性。此外，通过将间隔设为1.2mm以下的更近的范围，具有能够提高热传递的效率并将用于使振荡用放大元件保持恒定温度的消耗电流抑制得较小这样的效果。

[应用例3]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，所述发热体与所述电路部件的间隔处于0.1mm以上0.8mm以下的范围。

根据本应用例，通过将发热体与电路部件的间隔设为0.1mm以上0.8mm以下的范围，能够使电路部件具有的振荡用放大元件更有效地接收来自发热体的辐射热，因此，能够使振荡用放大元件保持更加恒定的温度。因此，能够将由于振荡用放大元件具有的温度特性而产生的振子的振荡频率的变动抑制得更小，并且能够将用于使振荡用放大元件保持恒定温度的消耗电流抑制得较小，从而具有能够进一步提高电子器件的频率稳定性并且能够进一步降低消耗电流这样的效果。

[应用例4]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，所述发热体在俯视时覆盖所述电路部件。

根据本应用例，电路部件在俯视时被发热体覆盖，由此，能够有效地将发热体的热传递至电路部件，因此，具有能够将电路部件的温度保持更加恒定并且能够进一步提高电子器件的频率稳定性这样的效果。

[应用例5]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，所述电路部件至少具有电感器和可变电容元件。

根据本应用例，使包含常数值伴随周围的温度变化的变动较大的电感器和可变电容元件在内的电路部件接近发热体，能够将电感器和可变电容元件保持恒定温度，因此具有能够使振子振荡的振荡电路的温度特性更加稳定并进一步提高电子器件的频率稳定性这样的效果。

[应用例6]、[应用例7]、[应用例8]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，该电子器件具有：第1支承部，其配置于所述振子；基板，其配置有所述电路部件，并且具有第2支承部；以及封装，其收纳有所述振子和所述基板，所述第1支承部与所述基板连接，所述第2支承部与所述封装连接。

根据本应用例，通过第2支承部，使具有发热体的振子和配置有包含振荡用放大元件的电路部件的基板成为从封装的基板浮起的状态，因此，能够抑制发热体的热通过封装的基板传递到外部，从而有效地利用发热体的热。因此，具有能够得到可降低消耗电流且低消耗电力的电子器件这样的效果。

[应用例9]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，具有能够得到具有频率稳定性优良且低消耗电力的电子器件的电子设备这样的效果。

[应用例10]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，具有能够构成具有频率稳定性优良且低消耗电力的电子器件的移动体这样的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电子器件的概要结构图，(a)是示出其内部的概要俯视图，(b)是A-A线剖视图。

图2是示出本发明的实施方式的电子器件的电路结构的框图。

图3是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的发热体和振子的温度变化量的图。

图4是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的电路部件的温度变化量的图。

图5是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的温度特性的图，(a)是间隔为0mm的情况，(b)是间隔为0.5mm的情况，(c)是间隔为1.5mm的情况。

图6是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的消耗电流的图。

图7是示出作为具有本发明的电子器件的电子设备的移动式(或者笔记本式)的个人计算机的结构的立体图。

图8是示出作为具有本发明的电子器件的电子设备的便携电话(包含PHS)的结构的立体图。

图9是示出作为具有本发明的电子器件的电子设备的数字照相机的结构的立体图。

图10是示出作为具有本发明的电子器件的移动体的汽车的结构的立体图。

标号说明

1…电子器件，10…振子，12…发热体，14…基板，16…电路部件，20…第1支承部，22…第2支承部，30…封装，32…基底基板，34…盖，40…振荡电路部，42…负载电容，44…滤波电路，46…放大电路部，50…控制电路部，52…感温元件，100…显示部，1100…个人计算机，1102…键盘，1104…主体部，1106…显示单元，1200…便携电话，1202…操作按钮，1204…受话口，1206…送话口，1300…数字照相机，1302…壳体，1304…受光单元，1306…快门按钮，1308…存储器，1312…视频信号输出端子，1314…输入输出端子，1430…电视监视器，1440…个人计算机，1500…汽车，1510…电子控制单元，1520…轮胎，1530…车体。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

＜电子器件＞

图1是本发明的实施方式的电子器件的概要结构图，图1的(a)是示出其内部的概要俯视图，图1的(b)是图1的(a)的A-A线剖视图。此外，图2是示出本发明的实施方式的电子器件的电路结构的框图。另外，在图1的(a)中，为了便于说明电子器件1的内部结构，图示出将盖34的上部卸下的状态。

图1所示的电子器件1构成为包含具有发热体12的振子10、具有电路部件16的基板14、与基板14连接的支承振子10的第1支承部20、与封装30的基底基板32连接的支承基板14的第2支承部22以及封装30。

振子10在陶瓷等的封装的内部安装有振动元件。此外，振子10的封装的内部在减压气体环境或氮气等惰性气体环境下气密密封。

在振子10的一个主面上，通过焊料、金属凸块(bump)以及导电性粘接剂等接合构件固定粘接有发热体12和多个第1支承部20的一个端部。

在基板14的一个主面上，通过焊料、金属凸块以及导电性粘接剂等接合构件固定粘接有包含振荡用放大元件的电路部件16和支承振子10的多个第1支承部20的另一个端部，固定粘接在振子10上的发热体12和固定粘接在基板14上的电路部件16相对地配置。此外，在基板的另一个主面上，通过焊料、金属凸块以及导电性粘接剂等接合构件固定粘接有多个第2支承部22的一个端部。

如图1的(b)所示，电子器件1中，发热体12和电路部件16隔开间隔H而相对，被配置成在俯视时发热体12覆盖电路部件16，因此，容易通过辐射有效地传递对振子10进行加热的发热体12的热，能够将包含具有温度特性的振荡用放大元件的电路部件16保持恒定的温度。因此，能够防止伴随振荡用放大元件的特性变动的频率稳定性的劣化，能够得到具有优良的频率稳定性的电子器件1，其中，振荡用放大元件的特性变动是伴随封装30的周围温度的变化而产生的。

封装30由基底基板32和盖34构成，在基底基板32的一个主面上，通过焊料、金属凸块以及导电性粘接剂等接合构件，固定粘接有支承基板14的多个第2支承部22的另一个端部。根据这种构造，成为通过第2支承部22使具有发热体12的振子10和配置有包含振荡用放大元件的电路部件16的基板14从封装30的基底基板32浮起的状态，因此能够抑制发热体12的热通过封装30的基底基板32而传递到外部，能够有效地利用发热体12的热。因此，能够降低消耗电流，从而能够得到低消耗电力的电子器件1。

盖34覆盖振子10和基板14，并与基底基板32接合。为了防止因气体的流出流入而损失热，将由封装30的盖34和基底基板32覆盖的内部密封。另外，为了防止因气体的热传导而损失热，封装30的内部也可以利用真空等减压气体环境来密封。此外，为了降低经由基板14而传递的热的传导，优选将与基板14固定粘接的第2支承部22的位置，配置在尽量远离与基板14固定粘接的第1支承部20的位置的位置。

另外，在本发明的实施方式的电子器件的说明中，省略了配置于振子10的主面、基板14的两个主面以及基底基板32的主面上的发热体12的控制电路、振子10的振荡电路等其它电路部件的图示。

基板14和基底基板32由具有绝缘性的陶瓷、环氧玻璃等材料构成。此外，一般来说，设置于基板14、基底基板32的各电极、端子或者与它们电连接的电极布线、贯通电极等是通过如下方法形成的：将钨(W)、钼(Mo)等金属材料丝网印刷在基板上并进行焙烧，并在其上实施镍(Ni)、金(Au)等的镀覆，或者从整面实施了铜箔的基板进行蚀刻。

第1支承部20和第2支承部22由铜(Cu)或铁(Fe)和镍(Ni)的合金等金属材料构成。如果将铜(Cu)等导热性好的金属材料用于第1支承部20，则发热体12的热不仅是通过辐射，还从振子10经由第1支承部20和基板14而传递至电路部件16，因此能够进一步将电路部件16的温度保持恒定。此外，如果将作为铁(Fe)与镍(Ni)混合而成的合金的42合金等导热性差的金属材料用于第2支承部22，则能够防止振子10、基板14的热传递至基底基板32，能够进一步将振子10和电路部件16的温度保持恒定。

盖34除了可伐合金等金属材料以外，也可以是作为与基板14相同的材料的陶瓷材料等。但是，在金属材料的情况下具有屏蔽效果，有利于防止来自外部的电气影响。

接着，对本发明的实施方式的电子器件的电路结构进行说明。

如图2所示，电子器件1的电路由使振子10振荡的振荡电路部40、放大振荡信号的放大电路部46以及对用于使振子的温度恒定的发热体12进行控制的控制电路部50等构成。

振荡电路部40由包含振荡所需的可变电容元件的负载电容42、包含易受温度变化影响的放大元件的电路部件16、包含用于抑制振动元件的基波模式以易于使谐波模式振荡的电感器的滤波电路44等构成。

另外，由于负载电容42的可变电容元件、滤波电路44的电感器的常数值伴随周围温度变化的变动较大，因此与振荡用放大元件相同，通过与发热体12接近地配置，能够将可变电容元件、电感器保持恒定温度，能够进一步将使振子10振荡的振荡电路的温度特性稳定化，进一步提高电子器件1的频率稳定性。

控制电路部50基于设置在振子10附近的感温元件52的温度信息来控制固定粘接在振子10上的发热体12，使振子10保持恒定的温度。发热体12使用加热器或功率晶体管等，感温元件52使用热敏电阻或温度传感器用石英振子等。

接着，根据测定结果来说明本发明的实施方式的电子器件1的发热体12与电路部件16的间隔H对电子器件1的各个特性的影响。

图3是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的发热体和振子的温度变化量的图。示出测定使电子器件1的周围温度从-40℃变化到80℃时的发热体12和振子10的表面温度，将发热体12和振子10的最大温度与最小温度的差设为ΔT1，在使发热体12与电路部件16的间隔H变化的情况下，所述ΔT1如何进行变化。

图3中示出，在发热体12与电路部件16的间隔H为0mm即接触的情况下ΔT1为约2℃，在间隔H为0.1mm以上时为约1.6℃且基本固定的趋势。这可以认为是如果发热体12与电路部件16接触，则发热体12的热传递至电路部件16，加热振子10的热被剥夺，因此ΔT1变大。因此，将间隔H设为0.1mm以上，有利于将向发热体12的电流供给抑制得较低。

图4是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的电路部件的温度变化量的图。示出在与图3相同的条件下，测定电路部件16的表面温度，将电路部件16的最大温度与最小温度的差设为ΔT2，在使发热体12与电路部件16的间隔H变化的情况下，所述ΔT2如何进行变化。

图4中示出，在发热体12与电路部件16的间隔H为0mm即接触的情况下ΔT2为约20℃，随着间隔H从0.1mm扩大到1.5mm，温度差ΔT2渐渐变大的趋势。这可以认为是由于发热体12与电路部件16分离，从而辐射的热传递效率降低，使发热体12与电路部件16接近地配置，有利于使电路部件16的温度接近发热体12的温度而保持恒定的温度。

图5是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体与电路部件的间隔的温度特性的图，图5的(a)是间隔H为0mm的情况，图5的(b)是间隔H为0.5mm的情况，图5的(c)是间隔H为1.5mm的情况。另外，关于温度特性，示出在周围温度-40℃～80℃的范围内，将周围温度20℃的电子器件1的频率设为基准频率F0，将各温度的频率F与基准频率F0的频率差ΔF除以基准频率F0而得到的值(ΔF/F0)。

图5的(a)～图5的(c)中示出，随着发热体12与电路部件16的间隔H增大，温度特性劣化的趋势，但是，可知当间隔H为1.5mm时温度特性也足够小(在温度范围：-40℃～80℃内，|ΔF/F0|≤30ppb)。此外，可知在间隔H处于0mm～0.5mm的范围内时，温度特性更小(在温度范围：-40℃～80℃内，|ΔF/F0|≤15ppb)。

图6是示出本发明的实施方式的电子器件的相对于发热体和电路部件的间隔的消耗电流的图。

图6中示出如下趋势，在发热体12与电路部件16的间隔H为0mm即接触的情况下，电子器件1的消耗电流Icc为约0.232A，在间隔H为0.1mm以上时一度降低，在间隔H为0.5mm附近时为约0.225A而成为最低值，然后上升，在间隔H为1.5mm附近时为约0.237A。

根据该结果可知，发热体12与电路部件16的间隔H在0mm～1.5mm的范围内，消耗电流足够小(0.24A以下)，并且可知，间隔H在0mm～1.2mm的范围内，消耗电流变得更小(0.235A以下)，间隔H在0.1mm～0.8mm的范围内，消耗电流几乎成为最低(0.23A以下)。

根据图5和图6的结果，在本发明的实施方式的电子器件1中，通过将发热体12与电路部件16的间隔H设为0mm以上1.5mm以下的范围，能够将温度特性(在温度范围：-40℃～80℃内，|ΔF/F0|≤30ppb)和消耗电流(0.24A以下)维持在良好的范围内。此外，通过将发热体12与电路部件16的间隔H设为0mm以上1.2mm以下的范围，能够将温度特性(在温度范围：-40℃～80℃内，|ΔF/F0|≤30ppb)维持在良好的状态，并且与间隔H为1.5mm时相比能够降低消耗电流(0.235A以下)。并且，通过将发热体12与电路部件16的间隔H设为0.1mm以上0.8mm以下的范围，能够将温度特性(在温度范围：-40℃～80℃内，|ΔF/F0|≤30ppb)维持在良好的状态，并且能够进一步降低消耗电流(0.23A以下)。

＜电子设备＞

接着，根据图7～图9，对应用本发明的实施方式的电子器件1的电子设备详细地进行说明。

图7是示出作为具有本发明的实施方式的电子器件的电子设备的移动式(或者笔记本式)的个人计算机的结构的立体图。在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104和具有显示部100的显示单元1106构成，显示单元1106通过铰链构造部以可转动的方式支承于主体部1104。这样的个人计算机1100内置有电子器件1。

图8是示出作为具有本发明的实施方式的电子器件的电子设备的便携电话(包含PHS)的结构的立体图。在该图中，便携电话1200具有多个操作按钮1202、受话口1204以及送话口1206，在操作按钮1202与受话口1204之间配置有显示部100。这样的便携电话1200内置有电子器件1。

图9是示出作为具有本发明的实施方式的电子器件的电子设备的数字照相机的结构的立体图。另外，在该图中，还简单地示出与外部设备的连接。在此，通常的照相机通过被摄体的光像曝光银盐感光胶片，与此相对，数字照相机1300则通过CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)等摄像元件对被摄体的光像进行光电转换，生成摄像信号(图像信号)。

在数字照相机1300中的主体(机身)1302的背面设置有显示部100，根据CCD的摄像信号进行显示，显示部100作为将被摄体显示成电子图像的取景器发挥作用。此外，在壳体1302的正面侧(图中的背面侧)设置有包含光学镜头(摄像光学系统)和CCD等的受光单元1304。

当摄影者确认显示于显示部100的被摄体像并按下快门按钮1306时，将此时的CCD的摄像信号传输到存储器1308进行存储。此外，在该数字照相机1300中，在壳体1302的侧面设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要将电视监视器1430与视频信号输出端子1312连接，将个人计算机(PC)1440与数据通信用的输入输出端子1314连接。此外，通过预定的操作将存储在存储器1308中的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。这样的数字照相机1300内置有电子器件1。

另外，具有本发明的实施方式的电子器件1的电子设备除了图7的个人计算机1100、图8的便携电话1200、图9的数字照相机1300之外，还可以应用于例如喷墨式喷出装置(例如喷墨打印机)、膝上式个人计算机、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本(包含带通信机能的)、电子词典、计算器、电子游戏机、文字处理机、工作站、可视电话、防范用电视监视器、电子望远镜、POS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)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、移动体通信基站用设备、路由器或开关等的存储区网络设备、局域网络设备、网络用传输设备等。

＜移动体＞

图10是概要地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。在汽车1500中，搭载有本发明的实施方式的电子器件1。例如，如图10所示，在作为移动体的汽车1500中，内置电子器件1而控制轮胎1520等的电子控制单元1510被搭载于车体1530。此外，本发明的电子器件1除此之外还能够广泛地应用于无钥匙进入、防盗控制系统、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS：Antilock Brake System)、安全气囊、轮胎压力监控系统(TPMS：TirePressure Monitoring System)、发动机控制、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器、车体姿势控制系统等的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)。

以上，根据附图对本发明的电子器件、电子设备以及移动体的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述实施方式，各部的结构可以置换成具有同样功能的任意结构。此外，也可以对本发明附加其它任意的结构物。此外，也可以适当地组合各实施方式。

Claims (9)

1.一种电子器件，其特征在于，该电子器件具有：

振子；

发热体；以及

电路部件，其与所述发热体相对，至少具有振荡用放大元件，

所述发热体在俯视时覆盖所述电路部件，

所述发热体与所述电路部件的间隔处于0mm以上1.5mm以下的范围。

2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，

所述发热体与所述电路部件的间隔处于0mm以上1.2mm以下的范围。

3.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，

所述发热体与所述电路部件的间隔处于0.1mm以上0.8mm以下的范围。

4.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，

所述电路部件至少具有电感器和可变电容元件。

5.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，

该电子器件具有：

第1支承部，其配置于所述振子；

基板，其配置有所述电路部件，并且具有第2支承部；以及

封装，其收纳有所述振子和所述基板，

所述第1支承部与所述基板连接，

所述第2支承部与所述封装连接。

6.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，

该电子器件具有：

第1支承部，其配置于所述振子；

基板，其配置有所述电路部件，并且具有第2支承部；以及

封装，其收纳有所述振子和所述基板，

所述第1支承部与所述基板连接，

所述第2支承部与所述封装连接。

7.根据权利要求3所述的电子器件，其特征在于，

该电子器件具有：

第1支承部，其配置于所述振子；

基板，其配置有所述电路部件，并且具有第2支承部；以及

封装，其收纳有所述振子和所述基板，

所述第1支承部与所述基板连接，

所述第2支承部与所述封装连接。

8.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1所述的电子器件。

9.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1所述的电子器件。