CN117063391A - 恒温槽型压电振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种恒温槽型压电振荡器。该恒温槽型压电振荡器(1)被构成为,核心部(5)以密闭状态被封入隔热用的封装体(2)的内部,核心部(5)至少包含振荡用IC(51)、晶体谐振器(50)及加热用IC(52),核心部(5)安装在核心基板(4)上,该核心基板(4)由非导电性粘合剂(7)机械性地接合于封装体(2),核心部(5)与封装体(2)通过引线键合而实现电连接,核心基板(4)与封装体(2)的底面之间设置有空间(2d)。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒温槽型压电振荡器。
背景技术
晶体谐振器等压电振子基于固有的频率温度特性,振动频率相应于温度而发生变化。于是,现有技术中出现了为使压电振子周围的温度保持恒定而将压电振子封入恒温槽内的恒温槽型压电振荡器(Oven-Controlled Xtal(crystal)Oscillator:以下,也称为“OCXO”)(例如,参照专利文献1、专利文献2)。
本申请的申请人已经提交了将由振荡用IC、压电振子、及加热用IC层叠而成的核心部通过核心基板支撑在隔热用的封装体内部的恒温槽型压电振荡器的发明申请(特愿2020-130421:本申请提交时尚未公开)。这样的恒温槽型压电振荡器中,核心基板与封装体之间的机械性接合、及核心部与封装体之间的电连接的性能会影响器件的可靠性。除此之外,还要求提高核心部的隔热效果。
【专利文献1】:日本特开2012-205093号公报
【专利文献2】:日本特开2018-14705号公报
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于,提供一种在核心基板与封装体之间的机械性接合及核心部与封装体之间的电连接这两个方面均能获得较高的可靠性、而且能提高核心部的隔热效果的恒温槽型压电振荡器。
作为解决上述技术问题的技术方案,本发明采用以下结构。即,本发明的恒温槽型压电振荡器是核心部以密闭状态被封入隔热用的封装体内部的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:所述核心部至少包含振荡用IC、压电振子、及加热用IC,所述核心部安装在柔性基板上,该柔性基板由接合材料机械性地接合于所述封装体,所述核心部与所述封装体通过引线键合实现电连接,所述柔性基板与所述封装体的底面之间设置有空间。
基于上述结构,通过使利用接合材料实现的柔性基板与封装体之间的机械性接合、与利用引线键合实现的核心部与封装体之间的电连接相分离,能够分别获得较高的可靠性。例如,作为将柔性基板连接于封装体的接合材料,可以采用即使受到外部应力的影响,机械性接合强度也不容易降低的具有柔软性的材料。另外,核心部与封装体之间的引线键合中,通过使用电阻较低的金属丝,不容易产生公共阻抗噪声,从而能够提高恒温槽型压电振荡器的CN特性。除此之外,由于通过柔性基板将核心部连接于封装体,并在柔性基板的下方形成空间,所以能够提高对核心部的隔热效果。
上述结构中,较佳为,俯视时,用于将所述柔性基板接合于所述封装体的接合区域与所述核心部在所述柔性基板上的配置区域不重叠。在此情况下,较佳为,在比所述接合区域更靠所述核心部侧的区域中设置有间隔构件,所述间隔构件夹在所述柔性基板与所述封装体的底面之间。由此,通过间隔构件,涂布在接合区域的接合材料的厚度被限定,因而,能够容易地限定柔性基板与封装体的底面之间的空间的宽度。另外,由于间隔构件,涂布在接合区域的接合材料收缩时,柔性基板会朝着柔性基板与封装体的底面之间的空间的宽度变大的方向翘,从而能够提高对核心部的隔热效果。
上述结构中,较佳为,所述柔性基板由具有耐热性的树脂材料构成,作为这样的树脂材料,例如可列举聚酰亚胺。另外,上述结构中,较佳为,所述核心部被真空密封在所述封装体的内部。
上述结构中,较佳为,所述柔性基板被构成为,在该柔性基板的上表面中的安装所述核心部的安装区域与用于将该柔性基板接合于所述封装体的接合区域之间,形成有狭缝。另外,较佳为,所述柔性基板被构成为,在所述核心部的正下方区域形成有开口。进一步,较佳为,所述压电振子与所述封装体之间未直接导线连接,与所述压电振子直接导线连接的仅有所述振荡用IC。
发明效果:
基于本发明的恒温槽型压电振荡器,通过使利用接合材料实现的柔性基板与封装体之间的机械性接合与利用引线键合实现的核心部与封装体之间的电连接相分离,能够在两方面均获得较高的可靠性。例如,作为将柔性基板连接于封装体的接合材料,可采用即使受到外部应力的影响,机械性的接合强度也不容易降低的柔软性材料。另外,核心部与封装体之间的引线键合中,通过使用电阻较低的金属导线,不容易产生共同阻抗噪声,能够提高恒温槽型压电振荡器的CN特性。除此之外,由于核心部通过柔性基板连接于封装体,而且在柔性基板的下方形成有空间,所以能够提高对核心部的隔热效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的OCXO的概要结构的截面图。
图2是表示图1中的OCXO的俯视图。
图3是表示图1中的OCXO的核心部及核心基板的概要结构的截面图。
图4是示意性地表示图3中的核心部的晶体振荡器(晶体谐振器及振荡用IC)的各构成部分的概要结构图。
图5是图4中的晶体振荡器的第一密封部件的第一主面侧的概要俯视图。
图6是表示图2中的核心部所包含的晶体振荡器的变形例的概要结构图。
图7是表示OCXO在变形例中的概要结构的截面图。
图8(a)是表示核心基板的一个形状例的俯视图。
图8(b)是表示核心基板的一个形状例的俯视图。
图8(c)是表示核心基板的一个形状例的俯视图。
图9(a)是表示核心基板的变形例的俯视图。
图9(b)是表示核心基板的变形例的俯视图。
图10是表示OCXO的变形例的截面图。
图11是图10中的OCXO的仰视图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
如图1和图2所示,本实施方式所涉及的OCXO1被构成为,在陶瓷等制的近似长方体的封装体(壳体)2的内部配置有核心部5,并由盖体(盖)3气密密封。在封装体2上形成有上方开口的凹部2a,核心部5以气密状态被封入凹部2a的内部。盖体3通过密封材料8由缝焊固定在包围着凹部2a的周壁部2b的顶面,封装体2的内部为密封状态(气密状态)。作为密封材料8,例如优选采用Au-Su合金、焊料等金属系密封材料,但也可以采用低熔点玻璃等的密封材料。另外,不局限于此,还可以采用使用金属环的接缝密封或不使用金属环的直接接缝密封、利用光束密封等方式的密封构件结构(若不使真空度降低,则优选接缝密封)。较佳为,封装体2的内部空间为真空(例如真空度在10Pa以下)、或低压的氮气、氩等导热率较低的气氛。另外,图2中示出拆下盖体3后的状态的OCXO1,即,示出OCXO1的内部结构。
在封装体2的周壁部2b的内壁面上,沿着连接端子(省略图示)的队列形成有台阶部2c。核心部5通过由板状的柔性构件构成的核心基板(柔性基板)4,配置在对置的一对台阶部2c之间的凹部2a的底面上。或者,台阶部2c也可以被构成为环绕凹部2a的底面的四周。核心基板4由非导电性粘合剂(接合材料)7接合在凹部2a的底面上,在核心基板4的下方的部分形成有空间(间隙)2d。另外,形成在核心部5的各构成部件上的外部端子(省略图示)通过导线6a、导线6b,与形成在台阶部2c的台阶面上的连接端子通过引线键合而连接。在各非导电性粘合剂7的内侧,分别设置有间隔构件2f。
非导电性粘合剂7分别配置在核心基板4的长边方向的两个端部,并沿着核心基板4的短边方向(与图1的纸面垂直的方向)呈直线状地延伸。各间隔构件2f被配置为,与非导电性粘合剂7的侧面相邻接,并沿着核心基板4的短边方向呈直线状地延伸。如此,在各非导电性粘合剂7的内侧,核心基板4与封装体2的底面之间夹着间隔构件2f。核心基板4的长边方向的两个端部分别由间隔构件2f支撑。
核心基板4例如由聚酰亚胺等具有耐热性和柔性的树脂材料构成。间隔构件2f例如由钼、钨等的糊料构成。核心基板4被设置为与封装体2的底面不接触。较佳为,核心基板4的厚度为5~100μm,核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度(距离)为5~50μm。
另外,用于将核心基板4接合于封装体2的接合区域(非导电性粘合剂7的涂布区域)A1被配置为,俯视时与核心基板4的上表面中的核心部5的配置区域不重叠。如图2所示,俯视时,核心部5配置在两个间隔构件2f内侧的区域,在各间隔构件2f外侧的区域分别配置有一个接合区域A1。另外,较佳为,从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1为止的距离为250~1000μm。
下面,参照图3对核心部5进行说明。图3中示出核心部5安装在核心基板4上的状态。核心部5是通过将OCXO1中使用的各种电子部件封装而构成的,采用由振荡用IC51、晶体谐振器(压电振子)50、及加热用IC52从上侧起依次层叠的三层结构(层叠结构)。俯视时,振荡用IC51、晶体谐振器50、及加热用IC52越位于上方面积越小。核心部5被构成为,特别是通过对温度特性强的晶体谐振器50、振荡用IC51、及加热用IC52进行温度调节,而使OCXO1的振荡频率稳定。另外,核心部5的各种电子部件未由密封树脂密封,但也可以根据密封气氛而用密封树脂进行密封。
由晶体谐振器50和振荡用IC51构成晶体振荡器100。振荡用IC51通过多个金属凸点安装在晶体谐振器50上。通过由振荡用IC 51控制晶体谐振器50的压电振动,OCXO1的振荡频率得到控制。有关晶体振荡器100的详细结构,将于后述。
在晶体谐振器50和振荡用IC51彼此相向的相向面之间,存在非导电性粘合剂53,通过非导电性粘合剂53,晶体谐振器50和振荡用IC51彼此相向的相向面被固定。在此情况下,晶体谐振器50的上表面(第一密封部件20的第一主面201)与振荡用IC51的下表面通过非导电性粘合剂53相接合。
俯视时,振荡用IC51的面积小于晶体谐振器50的面积,且振荡用IC51的整体位于晶体谐振器50的范围内。振荡用IC51的下表面的整体与晶体谐振器50的上表面(第一密封部件20的第一主面201)相接合。
加热用IC52例如是通过将发热体(热源)、用于控制发热体的温度的控制电路(电流控制用的电路)、及用于检测发热体的温度的温度传感器形成为一体而构成的。通过用加热用IC52进行核心部5的温度控制,核心部5的温度被维持为大致恒定的温度,从而能够实现OCXO1的振荡频率的稳定化。
在晶体谐振器50和加热用IC52彼此相向的相向面之间,存在非导电性粘合剂54,通过非导电性粘合剂54,晶体谐振器50和加热用IC52彼此相向的相向面被固定。在此情况下,晶体谐振器50的下表面(第二密封部件30的第二主面)与加热用IC52的上表面通过非导电性粘合剂54相接合。
俯视时,晶体谐振器50的面积小于加热用IC52的面积,且晶体谐振器50的整体位于加热用IC52的范围内。晶体谐振器50的下表面(第二密封部件30的第二主面)的整体与加热用IC52的上表面相接合。
在加热用IC52和核心基板4彼此相向的相向面之间,存在非导电性粘合剂55,通过非导电性粘合剂55,加热用IC52和核心基板4彼此相向的相向面被固定。作为非导电性粘合剂(53、54、及55),例如可使用聚酰亚胺系粘合剂、环氧系粘合剂等。
图3所示的核心部5中,在晶体谐振器50及加热用IC52的上表面上形成有引线键合用的外部端子。晶体谐振器50和加热用IC52的引线键合不在将核心部5安装于封装体2之前进行,而在将核心部5安装于封装体2之后进行。即,如图1所示那样,将核心部5安装于封装体2之后,形成在晶体谐振器50的上表面上的外部端子通过导线6a与形成在台阶部2c的台阶面上的连接端子连接。另外,形成在加热用IC52的上表面上的外部端子通过导线6b与形成在台阶部2c的台阶面上的连接端子连接。如此,通过在将核心部5安装于封装体2之后再进行引线键合,能够高效地进行引线键合,并能提供易于批量生产的OCXO1。
对核心部5所使用的晶体谐振器50的种类没有特别限定,但优选使用易于使器件薄型化的三明治结构的器件。三明治结构的器件是由第一密封部件、第二密封部件、及压电振动板构成的三枚重叠结构的器件,其中,第一密封部件和第二密封部件由玻璃或水晶构成,压电振动板例如由水晶构成、并具有在两个主面上形成有激励电极的振动部,第一密封部件与第二密封部件隔着压电振动板层叠并接合,配置在内部的压电振动板的振动部被气密密封。
参照图4和图5,对这样的三明治结构的晶体谐振器50和振荡用IC51被设置为一体的晶体振荡器100的一例进行说明。另外,三明治结构的晶体谐振器本身属于公知技术,因而省略对晶体谐振器50的内部结构的详细说明。
如图4所示,晶体振荡器100具备晶体振动片(压电振动板)10、第一密封部件20、第二密封部件30、及振荡用IC51。该晶体振荡器100中,晶体振动片10与第一密封部件20通过环状的密封接合部41相接合,晶体振动片10与第二密封部件30通过环状的密封接合部42相接合,从而构成近似长方体的三明治结构的封装体。密封接合部41、密封接合42例如可采用在晶体振动片10、第一密封部件20、及第二密封部件30各自的接合面上形成表面为Au层的接合图案(例如,从最下层侧起形成有Ti层和Au层的接合图案),并利用接合面彼此贴合时的Au-Au扩散接合而进行接合的结构。基于该结构,能够使晶体振动片10与各密封部件(20、30)之间的间隙尺寸非常小,达到0.15μm~1μm左右,因而能够成为有利于薄型化和核心部5的热容量缩小化的结构。
即,晶体振荡器100中,通过使形成有振动部(省略图示)的晶体振动片10的两个主面分别与第一密封部件20、第二密封部件30接合,而形成封装体的内部空间(空腔),晶体振动片10的振动部被气密密封在该内部空间中。在第一密封部件20上安装的振荡用IC51是与晶体振动片10一起构成振荡电路的单芯片集成电路元件。
另外,图4所示的核心部5中,振荡用IC51通过多个金属凸点21(即,通过倒装芯片键合)安装在晶体谐振器50上。然而,本发明不局限于此,也可以如图6所示那样,振荡用IC51芯片键合在晶体谐振器50上,并与晶体谐振器50通过引线键合而电连接。另外,也可以在晶体谐振器50的背面(与加热用IC52接合的接合面),形成用于在OCXO1工作时能提供GND电位的粘性电极43。
将振荡用IC51芯片键合在晶体谐振器50上的结构中,与倒装芯片键合相比,振荡用IC51与晶体谐振器50之间的接触面积增大,从而由振荡用IC51产生的热的影响更容易经由晶体谐振器50传到承担温度控制的加热用IC52。由此,能够使核心部5中的温度,即,振荡用IC51、晶体谐振器50、及加热用IC52的温度高效地传到加热用IC52所具备的温度传感器,从而能够进行高精度的温度控制。即,原本希望晶体谐振器50不受作为加热器以外的热源的振荡用IC51的影响,但实际上较为困难。这样的话,如果能将振荡用IC51所引起的晶体谐振器50的温度变化高效地传给加热用IC52的温度传感器,则易于控制。
另外,在振荡用IC51与晶体谐振器50通过引线键合而电连接的情况下,核心部5与封装体2之间的引线键合中,如图7所示那样,较佳为,晶体谐振器50与封装体2之间不直接采用导线连接,与晶体谐振器50直接导线连接的只有振荡用IC51。图7中,仅是晶体谐振器50与振荡用IC51通过导线6c连接。该结构中,能够防止热从晶体谐振器50通过导线逃逸到封装体2。其结果,能够带来对晶体谐振器50隔热的隔热性能提高、及对晶体谐振器50进行温度控制的性能提高这样的优点。
如图5所示,在晶体谐振器50的上表面上,形成有外部端子22。其中的两个外部端子22被设置为,其一端(外周侧的端部)与振动部的激励电极(经由晶体谐振器50内的布线、贯通孔)电连接,另一端(内周侧的端部)与振荡用IC51连接。另外,其余的四个外部端子(设置在四个角落上的外部端子)22被设置为,其一端(外周侧的端部)用于与封装体2之间的引线键合,另一端(内周侧的端部)与振荡用IC51连接。振荡用IC51通过使用了金属凸点的FCB法与外部端子22连接。
本实施方式中,在具有上述结构的OCXO1中,核心部5以密闭状态被封入隔热用的封装体2的内部,核心部5被安装在具有柔性的核心基板4上,该核心基板4由非导电性粘合剂7机械性地接合在封装体2上,核心部5与封装体2通过引线键合电连接,核心基板与封装体2的底面之间设有空间2d。
基于本实施方式,利用非导电性粘合剂7实现的核心基板4与封装体2之间的机械性接合、与利用引线键合实现的核心部5与封装体2之间的电连接相分离,因而,各自能够获得较高的可靠性。例如,作为将核心基板4连接在封装体2上的非导电性粘合剂7,可以采用即使受到外部应力的影响,机械性接合强度也不容易降低的柔软性材料。另外,核心部5与封装体2之间的引线键合中,通过使用电阻较低的金属线,不容易产生共同阻抗噪声,能够使OCXO1的CN(载波噪声)特性提高。
详细而言,通过使用将振荡用IC51、晶体谐振器50、及加热用IC52层叠配置而成的核心部5,能够减小核心部5的热容量。核心部5的热容量减小,则易于以小功率进行温度控制,而且,能够使核心部5的温度跟随性提高、使OCXO1的稳定性提高。另外,在OCXO1的热容量减小的情况下,容易受到外部温度变化的影响,但由于核心部5与封装体2之间隔着核心基板4,所以能够减轻应力和热量逃逸。
在此,考虑核心部5与封装体2之间的电连接中,该电连接由核心基板4中介的情况。在此情况下,在核心基板4的上表面,核心部5与核心基板4之间连接;在核心基板4的下表面,核心基板4与封装体2之间连接。另外,核心基板4与封装体2之间的连接需要使用导电性粘合剂将核心基板4的下表面的连接端子与封装体2的上表面的连接端子连接。即,核心基板4与封装体2之间,需要通过使用导电性粘合剂而同时实现电连接和机械性接合。
然而,与不使用导电性填料的非导电性粘合剂相比,底部填充胶里混入了导电性填料后的导电性粘合剂较硬,有时会因受到外部应力的影响而机械性接合强度降低。另外,有关电连接,导电性粘合剂比金属导线等电阻大、容易产生共同阻抗噪声,因而OCXO1的CN特性降低。
对此,本实施方式所涉及的OCXO1中,核心部5中的晶体谐振器50、加热用IC52通过导线6a、导线6b,与形成在封装体2内的连接端子直接连接。因此,核心基板4不需要有将核心部5与封装体2电连接的中介功能。
其结果,本实施方式所涉及的OCXO1中,核心部5与封装体2之间的连接仅为机械性接合即可,可以使用非导电性粘合剂。非导电性粘合剂可以采用比导电性粘合剂更具柔软性的材料,从而即使受到外部应力的影响,机械性接合强度也不容易降低。另外,有关核心部5与封装体2之间的电连接,通过使用电阻较低的金属导线,不容易发生共同阻抗噪声,从而能够使OCXO1的CN特性提高。
另外,有关核心基板4,由于只要有将核心部5支撑在封装体2中的功能即可,所以能够扩大核心基板4的材料的选择余地。作为核心基板4,优选使用隔热性能及耐热性能优异的材料,另外,也优选具有柔性而能抑制外部应力影响的基板。出于这样的观点,本实施方式中,采用了由聚酰亚胺等树脂材料构成的柔性基板。
除此之外,基于本实施方式,由于通过核心基板4将核心部5连接于封装体2、并在核心基板4的下方形成空间2d,所以能够提高对核心部5的隔热效果。另外,由于在封装体2上设置一对台阶部2c、并在台阶部2c上设置连接端子,所以能够使连接端子接近封装体2的开口部,从而核心部5与封装体2之间的引线键合更易于进行。
本实施方式中,在核心基板4的长边方向的两个端部,核心基板4与封装体2的底面之间夹有间隔构件2f。间隔构件2f被设置在,用于将核心基板4接合于封装体2的接合区域A1的内侧的区域,即,比接合区域A1更靠核心部5侧的区域。通过间隔构件2f,接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7的厚度被限定,因而能够容易地限定核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度。较佳为,间隔构件2f的厚度为5~50μm。
此处,在不设置间隔构件2f的情况下,相应于接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7的涂布量,非导电性粘合剂7的厚度的参差不齐会增大,从而核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度参差不齐也会增大。另外,从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7为止的距离会出现参差不齐。因此,难以稳定地进行晶体谐振器50和加热用IC52的引线键合。
但是,本实施方式中,通过用间隔构件2f来限定接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7的厚度,能够减小核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度参差不齐。另外,能够减小从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7为止的距离的参差不齐。并且,通过用特定的材料构成核心基板4,并将核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度设定在规定范围,进一步,将从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7为止的距离设定在规定范围,能够稳定地进行晶体谐振器50和加热用IC52的引线键合。即,引线键合时,通过使核心基板4弯曲而使核心基板4接触到封装体2的凹部2a的底面,以形成核心基板4与封装体2的底面之间无间隙的状态,能够可靠地进行利用引线键合的超音波印加,从而能够稳定地进行晶体谐振器50和加热用IC52的引线键合。具体而言,使用聚酰亚胺制的核心基板4,使核心基板4的厚度为5~100μm,使核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度为5~50μm,并使从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7为止的距离为250~1000μm即可。
另外,在核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度大于50μm的情况下、或在从核心基板4上的加热用IC52至接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7为止的距离大于1000μm的情况下,引线键合时核心基板4会过于弯曲,从而难以稳定地进行引线键合。
另外,基于本实施方式,由于各间隔构件2f,接合区域A1上涂布的非导电性粘合剂7收缩时,核心基板4会朝着使核心基板4与封装体2的底面之间的空间2d的宽度变大的方向翘,因此,能够提高对核心部5的隔热效果。
本发明能够不超出其发明思想、主旨、或主要特征地以其它各种方式实施。因此,上述实施方式仅仅是对各方面的示例而已,不可进行限定性解释。本发明的范围如权利要求书所示,不为说明书本文所限定。而且,属于与权利要求书同等范围内的变形、变更均包含在本发明的范围内。
例如,上述实施方式中,使用了包含三明治结构的晶体谐振器50的晶体振荡器100,但本发明不局限于此,也可以使用三明治结构以外的振荡器(例如,SMD(SurfaceMount Device,表面贴装器件)型的振荡器)。
另外,OCXO1中包含的加热器的个数不受特别限定,除了加热用IC52中包含的加热器以外,OCXO1还可以有其它的加热器。例如,可以考虑在核心部5的上部进一步追加了加热器的结构、在封装体2内的除核心部5以外配置的电路部件的安装区域追加了加热器的结构、及在封装体2的主体内埋设有膜状的加热器的结构等。
<第二实施方式>
要提高OCXO1的温度控制性能,重要的是要抑制核心部5向封装体2放热。在此,核心部5向封装体2的放热主要是由经由核心基板4的热传导引起的。即,通过减少核心基板4的热传导量,能够使OCXO1的温度控制性能提高。第二实施方式中,对能够减少从核心部5向封装体2传导的热传导量的核心基板4的结构例进行说明。
图8(a)~图8(c)是表示第二实施方式所涉及的核心基板4的形状例的俯视图。图8(a)~图8(c)中,区域R1是核心基板4的上表面中安装作为核心部5的一部分的加热用IC52的区域,区域R2是核心基板4背面的与封装体2接合的区域(粘合剂的涂布区域)。
第二实施方式所涉及的核心基板4中,区域R1与区域R2之间形成有狭缝401,由于该狭缝401,区域R1与区域R2之间的传热路径变窄。能够减小因经由核心基板4的热传导而引起的核心部5向封装体2的放热。
为了更有效地获得利用狭缝401降低热传导的效果(隔热效果),较佳为,使狭缝401的长边方向为与核心基板4的两侧的区域R2的排列方向(图8(a)~图8(c)中的左右方向)相垂直的方向(图8(a)~图8(c)中的上下方向)。由此,狭缝401能够在较广的范围阻断从区域R1向区域R2传递的热,从而提高狭缝401所产生的隔热效果。
另外,狭缝401的短边方向(图8(a)~图8(c)中的左右方向)的尺寸对狭缝401的隔热效果并不产生特别的影响,出于避免使核心基板4的强度降低的观点,希望该尺寸尽可能小。如果核心基板4的强度降低,则将核心部5引线键合于封装体2时,不利于超音波高效地进行接合,从而难以良好地进行引线键合。
作为在区域R1与一个区域R2之间设置的狭缝401,与形成为一个长狭缝相比,在长边方向上分割成多个狭缝为佳(参照图8(a))。如此,通过将狭缝401分割成多个,与一个长狭缝的情况相比,能够避免核心基板4的强度降低。
另外,狭缝401不局限于被形成为直线状,例如也可以被形成为向区域R2的周围曲折的形状(参照图8(b))。如此,通过将狭缝401形成为向区域R2的周围曲折的形状,能够有效地阻断向区域R2的热传导,使狭缝401产生更有效的隔热效果。
另外,狭缝401不局限于在区域R1与区域R2之间靠近区域R2配置,也可以靠近区域R1配置(参照图8(c))。如此,通过将狭缝401靠近区域R1配置,能够在从区域R1放射性地传热的热源附近,将来自区域R1的热传导(即,来自作为热源的加热用IC52的热传导)有效地阻隔,从而能够使狭缝401获得更有效的隔热效果。
<第三实施方式>
第三实施方式中,对能够减少从核心部5向封装体2传导的热传导量的核心基板4的其它结构例进行说明。图9(a)和图9(b)是表示第三实施方式所涉及的核心基板4的形状例的俯视图。
第三实施方式所涉及的核心基板4中,在作为核心部5的一部分的加热用IC52的正下方区域,与区域R1大致重合地设置有开口402。由于该开口402,加热用IC52与核心基板4之间的接触面积减少,从而从加热用IC52向核心基板4传导的传热量减少。其结果,能够减少因经由核心基板4的热传导而引起的从核心部5向封装体2的放热。
另外,开口402的形状为,开口内部未将区域R1完全包含,开口402不包含区域R1的至少四个角落。由此,加热用IC52能够通过其四个角落被粘合固定在核心基板4上。
图9(a)所示的开口402被构成为,开口402的纵向及横向尺寸大于区域R1的纵向及横向尺寸。由此,区域R1成为仅四个角落不包含在开口402中的形状。在此情况下,能够使加热用IC52与核心基板4之间的接触面积达到最小限度,从而能够最大限度地获得开口402所产生的热传导减少效果(隔热效果)。
相反,图9(b)所示的开口402被构成为,开口402的纵向及横向尺寸小于区域R1的纵向及横向尺寸。由此,区域R1成为不仅四个角落不包含在开口402中,而且外缘部周边的整体也不包含在开口402中的形状。在此情况下,将核心部5引线键合于封装体2时,可以使核心部5的引线键合垫的正下方不存在开口402。其结果,能够使引线键合时核心部5的姿势稳定,有利于超音波有效地接合,易于使引线键合良好地进行。
<第四实施方式>
上述第一实施方式~第三实施方式中,封装体2是单重的封装体,但本发明不局限于此,例如,也可以采用图10所示的H型封装体或双重叠合的封装体。
图10所示的H型封装体的OCXO1具有除了形成有上方开口的凹部2a以外还形成有下方开口的凹部2e的封装体2。在作为核心部5的安装部的主面(形成有凹部2a的主面)的反面侧的另一个主面上形成的凹部2e中,可以配置作为与加热用IC52组合使用的调节用电子部件的电容器9等电路部件(用电路部件用接合材料(例如,焊料)安装的电路部件)。配置电容器9的凹部2e与凹部2a不同,没有必要用盖体3密封。
此处,电容器9也可以与核心部5一样配置在封装体内(凹部2a内),但通过如图10所示那样将电路部件配置在封装体外,能够使封装体内的热容量减小,实现小功率的温度控制,并使核心部5的温度跟随性提高。另外,对于被气密密封的凹部2a内部的气氛而言,能够避免因焊料、助焊剂等而事后产生气体的情况发生。因此,能够消除气体对核心部5的不良影响,有望实现电气特性的进一步稳定化。
本实施方式中,三个电容器9被安装在封装体2上的、一个主面的反面侧的另一个主面(在此情况下是凹部2e的底面)上。如图11所示,电容器9通过焊料与在封装体2的凹部2e的底面上形成的安装垫9a(电路部件用安装垫)接合。另外,图11中用点划线示出电容器9的配置区域。成对的安装垫9a分别沿着封装体2的短边方向对置,三个电容器9各自的封装体2的短边方向的两个端部与一对安装垫9a接合。
如图11所示,三对安装垫9a在封装体2的长边方向上彼此隔开规定间隔地排列。各安装垫9a以岛状分布在封装体2的底面上。另外,俯视时封装体2及三个电容器9分别为矩形,相对于封装体2的短边方向的中心线L1和长边方向的中心线L2,三个电容器9对称地配置。在此情况下,三个电容器9的配置部位只要相对于中心线L1、中心线L2线对称即可。另外,在封装体2的下表面,形成有用于通过焊料等将OCXO 1与设置在外部的外部电路基板(省略图示)电连接的多个(图11中是八个)外部连接端子2g。
本实施方式中,由于三个电容器9相对于封装体2的短边方向的中心线L1和长边方向的中心线L2对称地配置,所以能够实现封装体2整体的热分布均一化。由此,封装体2整体的热传递不容易偏,能够实现OCXO1的温度控制及特性的稳定化。另外,有关电容器9的朝向和间隔,也是以良好的状态配置,因而,相对于封装体2的另一个主面的安装区域,电容器9的安装位置上不存在浪费,从而能够使安装性能提高。
另外,对封装体2的另一个主面上安装的电容器9的数目没有特别限定,电容器9的数目也可以不是三个。另外,也可以将电容器9以外的电路部件安装于封装体2的另一个主面。另外,所有的电路部件的大小(体积、表面积)可以不相同。
在图11的例中,三个电容器9相对于中心线L1、中心线L2的两方均线对称地配置,但只要相对于中心线L1和中心线L2中的至少一方线对称即可。例如,也可以是,三个电容器9仅相对于封装体2的短边方向的中心线L1线对称即可;或者,三个电容器9仅相对于封装体2的长边方向的中心线L2线对称即可。由此,能够保持封装体2在特定的边方向上的热传递的对称性,从而热传递不容易偏,能够实现OCXO1的温度控制和特性的稳定化。
另外,将电容器9配置在封装体外的情况下,不是必须如图10所示的封装体2那样要形成凹部2e,也可以将形成有凹部2a的主面的反面侧的另一个主面形成为平面状,在该平面上配置电容器9。
在此省略了图示,但作为双重叠合的封装体的OCXO1,可以采用以下结构,即,将仅一方具有凹部的封装体在上下方向上层叠并在机电上接合(电连接和机械性连接)的同时,用盖体将上侧的封装体气密密封。在此情况下,可以为,上侧的封装体采用如图1所示那样将核心部5收纳在凹部中的结构,在下侧的封装体中仅收纳电容器。进一步,作为其它的OCXO1,也可以采用将电容器9配置在图1中的盖体3上的结构。
另外,上述核心部5采用了振荡用IC51、晶体谐振器50、及加热用IC52从上侧起依次层叠的三层结构,但本发明不局限于此,也可以采用在加热用IC52上平置(横向排列)振荡用IC51和晶体谐振器50的结构。该结构中,晶体谐振器50不容易受到来自振荡用IC51的热的影响,容易使晶体谐振器50及加热用IC52的温度均一化,因而,利用加热用IC52所具备的温度传感器,能够对作为温度控制对象的晶体谐振器50进行高精度的温度控制。
本申请基于2021年3月1日在日本提出申请的特愿2021-031583号要求优先权。不言而喻,其所有内容被导入于本申请。
<标记说明>
1 OCXO(恒温槽型压电振荡器)
2 封装体
2d 空间
2f 间隔构件
4 核心基板(柔性基板)
5 核心部
7 非导电性粘合剂(接合材料)
50 晶体谐振器(压电振子)
51 振荡用IC
52 加热用IC
Claims (8)
1.一种恒温槽型压电振荡器,核心部以密闭状态被封入隔热用的封装体的内部,其特征在于:
所述核心部至少包含振荡用IC、压电振子、及加热用IC,
所述核心部安装在柔性基板上,该柔性基板由接合材料机械性地接合于所述封装体,
所述核心部与所述封装体通过引线键合实现电连接,
所述柔性基板与所述封装体的底面之间设置有空间。
2.根据权利要求1所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
俯视时,用于将所述柔性基板接合于所述封装体的接合区域与所述核心部在所述柔性基板上的配置区域不重叠。
3.根据权利要求2所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
在比所述接合区域更靠所述核心部侧的区域中设置有间隔构件,
所述间隔构件夹在所述柔性基板与所述封装体的底面之间。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
所述柔性基板由具有耐热性的树脂材料构成。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
所述核心部被真空密封在所述封装体的内部。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
所述柔性基板被构成为,在该柔性基板的上表面中的安装所述核心部的安装区域与用于将该柔性基板接合于所述封装体的接合区域之间,形成有狭缝。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
所述柔性基板被构成为,在所述核心部的正下方区域形成有开口。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的恒温槽型压电振荡器,其特征在于:
所述压电振子与所述封装体之间未直接导线连接,与所述压电振子直接导线连接的仅有所述振荡用IC。
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