JP2014086937A

JP2014086937A - Crystal oscillator

Info

Publication number: JP2014086937A
Application number: JP2012235505A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miura; 浩之三浦
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-05-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal oscillator capable of appropriately performing temperature correction in an oscillation frequency of a crystal element by making noise unlikely to superimpose and reducing a read error from an actual temperature of the crystal element.SOLUTION: The crystal oscillator comprises: a package 110 formed from a substrate 110a, a first frame part 110b provided on a top face of the substrate 110a and a second frame 110c provided on a bottom face of the substrate 110a; a crystal element 120 which is packaged on the top face of the substrate 110a within an area surrounded by the first frame part 110b; a semiconductor 130 for temperature measurement which is packaged on the bottom face of the substrate 110a within an area surrounded by the second frame part 110c, and provided at a position overlapped with the crystal element 120 in a planar view; and a cover body 140 which is joined to a top face of the first frame part 110b and seals the crystal element 120 in a hermetic manner.

Description

本発明は、電子機器等に用いられる水晶振動子に関するものである。 The present invention relates to a crystal resonator used in an electronic device or the like.

水晶振動子は、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。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サーミスタ素子と、を備えた水晶振動子が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。 The crystal resonator generates a specific frequency by using the piezoelectric effect of the crystal element. A crystal resonator including a crystal element mounted on an electrode pad provided on the upper surface of a substrate and a thermistor element provided on the lower surface of the substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1 below).

特開２０１１−２１１３４０号公報JP 2011-2111340 A

上述した水晶振動子は、サーミスタ素子に流れる電流が小さい場合、電子機器のマザーモード上に配置された回路が高インピーダンスの場合、サーミスタ素子にノイズが重畳しやすいといった課題があった。また、サーミスタ素子に流れる電流が大きい場合、サーミスタ素子に流れる電流によりサーミスタ素子が加熱するため、サーミスタ用電極端子間電圧から温度を読み取る際に読み取り誤差を生じるという課題があった。 The above-described crystal resonator has a problem that noise is likely to be superimposed on the thermistor element when the current flowing through the thermistor element is small, or when the circuit disposed on the mother mode of the electronic device has a high impedance. Further, when the current flowing through the thermistor element is large, the thermistor element is heated by the current flowing through the thermistor element, which causes a problem in that a reading error occurs when the temperature is read from the voltage between the thermistor electrode terminals.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ノイズが重畳しにくく、水晶素子の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、水晶素子の発振周波数における温度補正を適切に行うことが可能な水晶振動子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to appropriately perform temperature correction at the oscillation frequency of the crystal element by making it difficult for noise to be superimposed and reducing a reading error from the actual temperature of the crystal element. An object of the present invention is to provide a crystal resonator that can be used.

本発明の一つの態様による水晶振動子は、基板と、基板の上面に設けられた第一枠部と、基板の下面に設けられた第二枠部とからなるパッケージと、第一枠部で囲まれる領域であって基板の上面に実装された水晶素子と、第二枠部で囲まれる領域であって基板の下面に実装され、平面視して、水晶素子と重なる箇所に設けられた測温用半導体と、第一枠部の上面に接合され、水晶素子を気密封止する蓋体と、を備えていることを特徴とするものである。 A crystal resonator according to one aspect of the present invention includes a substrate, a package including a first frame portion provided on an upper surface of the substrate, a second frame portion provided on a lower surface of the substrate, and a first frame portion. The crystal element mounted on the upper surface of the substrate and the area surrounded by the second frame portion, mounted on the lower surface of the substrate, and measured in a place overlapping the crystal element in plan view. It is characterized by comprising a thermal semiconductor and a lid that is bonded to the upper surface of the first frame portion and hermetically seals the crystal element.

本発明の一つの態様による水晶振動子は、測温用半導体を用いることにより、測温用半導体にノイズが重畳することを低減しつつ、水晶素子の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、高精度の補正が可能となる。よって、水晶振動子は、水晶素子の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 The crystal resonator according to one aspect of the present invention uses a temperature measuring semiconductor to reduce noise from being superimposed on the temperature measuring semiconductor and to reduce a reading error from the actual temperature of the crystal element. Thus, highly accurate correction is possible. Therefore, the crystal resonator can improve the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the crystal element.

本実施形態に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the crystal resonator which concerns on this embodiment. 図１のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本実施形態に係る水晶振動子を下面側から見た平面図である。It is the top view which looked at the crystal oscillator concerning this embodiment from the lower surface side. （ａ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの上面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の上面からみた透視平面図である。(A) is a perspective plan view seen from the upper surface of the package constituting the crystal resonator according to the present embodiment, and (b) is seen from the upper surface of the substrate of the package constituting the crystal resonator according to the present embodiment. It is a perspective plan view. （ａ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの下面からみた平面透視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の下面からみた平面透視図である。(A) is the plane perspective view seen from the lower surface of the package which comprises the crystal oscillator concerning this embodiment, (b) is seen from the lower surface of the board | substrate of the package which comprises the crystal oscillator concerning this embodiment. It is a plane perspective view. 本実施形態に係る水晶振動子を構成するダイオードにおける温度と電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature and voltage in the diode which comprises the crystal oscillator based on this embodiment. 本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the crystal resonator which concerns on the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を下面側から見た平面図である。It is the top view which looked at the crystal oscillator concerning the 1st modification of this embodiment from the lower surface side. （ａ）は、本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの上面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の上面からみた透視平面図である。(A) is a perspective plan view seen from the upper surface of the package constituting the crystal resonator according to the first modification of the present embodiment, and (b) is the crystal resonator according to the first modification of the present embodiment. It is the see-through | perspective plan view seen from the upper surface of the board | substrate of the package which comprises. （ａ）は、本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの下面からみた透視平面図であり、（ｂ）は、本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を構成するパッケージの基板の下面からみた透視平面図である。(A) is a perspective plan view seen from the lower surface of the package constituting the crystal resonator according to the first modification of the present embodiment, and (b) is a crystal resonator according to the first modification of the present embodiment. It is the see-through | perspective plan view seen from the lower surface of the board | substrate of the package which comprises. 本実施形態の第一変形例に係る水晶振動子を構成するトランジスタにおける温度と電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature and voltage in the transistor which comprises the crystal resonator which concerns on the 1st modification of this embodiment.

本実施形態における水晶デバイスは、図１〜図３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測温用半導体１３０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と第一枠部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、パッケージ１１０は、基板１１０ａの下面と第二枠部１１０ｃと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。 As shown in FIGS. 1 to 3, the crystal device according to the present embodiment includes a package 110, a crystal element 120 bonded to the upper surface of the package 110, and a temperature measuring semiconductor bonded to the lower surface of the package 110. 130. The package 110 has a first recess K1 surrounded by the upper surface of the substrate 110a and the inner surface of the first frame portion 110b. Further, the package 110 has a second recess K2 surrounded by the lower surface of the substrate 110a and the inner surface of the second frame portion 110c.

基板１１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子１２０及び下面で実装された測温用半導体１３０を支持するための支持部材として機能するものである。基板１１０ａは、基板１１０ａの上面に、水晶素子１２０を接合するための電極パッド１１１が設けられ、基板１１０ａの下面に、測温用半導体１３０を接合するための接合パッド１１５が設けられている。 The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 mounted on the upper surface and the temperature measuring semiconductor 130 mounted on the lower surface. The substrate 110a is provided with an electrode pad 111 for bonding the crystal element 120 on the upper surface of the substrate 110a, and a bonding pad 115 for bonding the temperature measuring semiconductor 130 on the lower surface of the substrate 110a.

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１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、上面に設けられた電極パッド１１１と、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた第一外部接続用電極端子Ｇ１とを電気的に接続するための水晶素子用配線パターン１１３及び第一ビア導体１１４が設けられている。また、基板１１０ａの表面及び内部には、下面に設けられた接合パッド１１５と、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた第二外部接続用電極端子Ｇ２とを電気的に接続するための測温用半導体用配線パターン１１６及び第二ビア導体１１７が設けられている。 The substrate 110a is made of an insulating layer made of a ceramic material such as alumina ceramic or glass-ceramic. The substrate 110a may be one using one insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. For the crystal element for electrically connecting the electrode pad 111 provided on the upper surface and the first external connection electrode terminal G1 provided on the lower surface of the second frame portion 110c on the surface and inside of the substrate 110a. A wiring pattern 113 and a first via conductor 114 are provided. Further, a measurement for electrically connecting the bonding pad 115 provided on the lower surface and the second external connection electrode terminal G2 provided on the lower surface of the second frame portion 110c on the surface and inside of the substrate 110a. A temperature semiconductor wiring pattern 116 and a second via conductor 117 are provided.

第一枠部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。第二枠部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。第一枠部１１０ｂ及び第二枠部１１０ｃ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からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。 The first frame portion 110b is disposed on the upper surface of the substrate 110a and is for forming the first recess K1 on the upper surface of the substrate 110a. The second frame portion 110c is disposed on the lower surface of the substrate 110a and is for forming the second recess K2 on the lower surface of the substrate 110a. The first frame portion 110b and the second frame portion 110c are made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and are formed integrally with the substrate 110a.

また、第二枠部１１０ｃの下面の四隅には、一対の第一外部接続用電極端子Ｇ１と一対の第二外部接続用電極端子Ｇ２が設けられている。一対の第一外部接続用電極端子Ｇ１は、第二枠部１１０ｃの下面の対角に位置するように設けられている。また、第二外部接続用電極端子Ｇ２は、第一外部接続用電極端子Ｇ１が設けられている対角とは異なる第二枠部１１０ｃの対角に位置するように設けられている。 A pair of first external connection electrode terminals G1 and a pair of second external connection electrode terminals G2 are provided at the four corners of the lower surface of the second frame portion 110c. The pair of first external connection electrode terminals G1 are provided so as to be located diagonally on the lower surface of the second frame portion 110c. The second external connection electrode terminal G2 is provided so as to be located at a diagonal of the second frame portion 110c different from the diagonal at which the first external connection electrode terminal G1 is provided.

電極パッド１１１は、水晶素子１２０を実装するために用いる役割を果たす。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４（ａ）に示されているように基板１１０ａの上面に設けられた水晶素子用配線パターン１１３と第一ビア導体１１４を介して、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた第一外部接続用電極端子Ｇ１と電気的に接続されている。 The electrode pad 111 plays a role used for mounting the crystal element 120. A pair of electrode pads 111 are provided on the upper surface of the substrate 110a, and are provided adjacent to each other along one side of the substrate 110a. As shown in FIG. 4A, the electrode pad 111 is provided on the lower surface of the second frame portion 110c through the crystal element wiring pattern 113 and the first via conductor 114 provided on the upper surface of the substrate 110a. The first external connection electrode terminal G1 is electrically connected.

電極パッド１１１と第一外部接続用電極端子Ｇ１とは、基板１１０ａの上面に形成された水晶素子用配線パターン１１３と、基板１１０ａ及び第二枠部１１０ｃに設けられた第一ビア導体１１４とにより接続されている。一方の電極パッド１１１ａは、図４に示すように、一方の水晶素子用配線パターン１１３ａの一端と接続されている。また、一方の水晶素子用配線パターン１１３ａの他端は、図４及び図５に示すように、一方の第一ビア導体１１４ａを介して一方の第一外部接続用電極端子Ｇ１ａと接続されている。よって、一方の電極パッド１１１ａは、一方の第一外部接続用電極端子Ｇ１ａと電気的に接続されることになる。また、他方の電極パッド１１１ｂは、図４に示すように、他方の水晶素子用配線パターン１１３ｂの一端と接続されている。また、他方の水晶素子用配線パターン１１３ｂの他端は、図４及び図５に示すように、他方の第一ビア導体１１４ｂを介して他方の第一外部接続用電極端子Ｇ１ｂと接続されている。よって、他方の電極パッド１１１ｂは、他方の第一外部接続用電極端子Ｇ１ｂと電気的に接続されることになる。 The electrode pad 111 and the first external connection electrode terminal G1 are formed by a crystal element wiring pattern 113 formed on the upper surface of the substrate 110a and a first via conductor 114 provided on the substrate 110a and the second frame portion 110c. It is connected. As shown in FIG. 4, one electrode pad 111a is connected to one end of one crystal element wiring pattern 113a. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the other end of one crystal element wiring pattern 113a is connected to one first external connection electrode terminal G1a via one first via conductor 114a. . Therefore, one electrode pad 111a is electrically connected to one first external connection electrode terminal G1a. The other electrode pad 111b is connected to one end of the other crystal element wiring pattern 113b as shown in FIG. The other end of the other crystal element wiring pattern 113b is connected to the other first external connection electrode terminal G1b through the other first via conductor 114b as shown in FIGS. . Therefore, the other electrode pad 111b is electrically connected to the other first external connection electrode terminal G1b.

接合パッド１１５は、測温用半導体１３０の１つであるダイオードを実装するために用いる役割を果たす。接合パッド１１５は、基板１１０ａの下面に一対で設けられており、基板１１０ａの中央に隣接して設けられている。接合パッド１１５は、図４（ｂ）に示されているように、基板１１０ａの下面に設けられた測温用半導体用配線パターン１１６と第二ビア導体１１７を介して、第二枠部１１０ｃの下面に設けられた第二外部接続用電極端子Ｇ２と電気的に接続されている。 The bonding pad 115 plays a role used to mount a diode which is one of the temperature measuring semiconductors 130. A pair of bonding pads 115 are provided on the lower surface of the substrate 110a, and are provided adjacent to the center of the substrate 110a. As shown in FIG. 4B, the bonding pad 115 is connected to the second frame portion 110c via the temperature measuring semiconductor wiring pattern 116 and the second via conductor 117 provided on the lower surface of the substrate 110a. The second external connection electrode terminal G2 provided on the lower surface is electrically connected.

また、接合パッド１１５と第二外部接続用電極端子Ｇ２は、パッケージ１１０の第二凹部Ｋ２内の基板１１０ａに形成された部分を有する測温用半導体用配線パターン１１６と第二枠部１１０ｃの内部に形成された第二ビア導体１１７により接続されている。一方の接合パッド１１５ａは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように一方の測温用半導体用配線パターン１１６ａの一端と接続されている。また、一方の測温用半導体用配線パターン１１６ａの他端は、一方の第二ビア導体１１７ａを介して一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａと接続されている。よって、一方の接合パッド１１５ａは、一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａと電気的に接続されることになる。また、他方の接合パッド１１５ｂは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂの一端と接続されている。また、他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂの他端は、他方の第二ビア導体１１７ｂを介して他方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂと接続されている。よって、他方の接合パッド１１５ｂは、他方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂと電気的に接続されることになる。 Further, the bonding pad 115 and the second external connection electrode terminal G2 are provided inside the second frame portion 110c and the temperature measuring semiconductor wiring pattern 116 having a portion formed on the substrate 110a in the second recess K2 of the package 110. The second via conductors 117 are connected to each other. One bonding pad 115a is connected to one end of one temperature measuring semiconductor wiring pattern 116a as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The other end of one temperature measuring semiconductor wiring pattern 116a is connected to one second external connection electrode terminal G2a through one second via conductor 117a. Therefore, one bonding pad 115a is electrically connected to one second external connection electrode terminal G2a. The other bonding pad 115b is connected to one end of the other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The other end of the other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b is connected to the other second external connection electrode terminal G2b through the other second via conductor 117b. Therefore, the other bonding pad 115b is electrically connected to the other second external connection electrode terminal G2b.

また、第二凹部Ｋ２内底面に露出している一方の測温用半導体用配線パターン１１６ａの長さと他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂの長さが略等しくなっている。つまり、一対の測温用半導体用配線パターン１１６の長さが略等しい長さになっている。第二凹部Ｋ２内底面に露出している一対の測温用半導体用配線パターン１１６の長さは、約２００〜２５０μｍである。ここで、略等しい長さとは、一方の測温用半導体用配線パターン１１６ａの配線長と、他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂの配線長との差が０〜５０μｍ異なるものを含むものとする。また、配線の長さは、各配線の中心を通る直線の長さを測定したものとする。つまり、一方の測温用半導体用配線パターン１１６ａの配線長と、他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂの配線長とが略等しい長さとなることによって、発生する抵抗値が等しくなり、測温用半導体１３０に付与される負荷抵抗も均一になるため、安定して電圧を出力することが可能となる。 In addition, the length of one of the temperature measuring semiconductor wiring patterns 116a exposed at the inner bottom surface of the second recess K2 is substantially equal to the length of the other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b. That is, the pair of temperature measuring semiconductor wiring patterns 116 have substantially the same length. The length of the pair of temperature measuring semiconductor wiring patterns 116 exposed on the inner bottom surface of the second recess K2 is about 200 to 250 μm. Here, the substantially equal length includes one in which the difference between the wiring length of one of the temperature measuring semiconductor wiring patterns 116a and the wiring length of the other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b is 0 to 50 μm. Further, the length of the wiring is a value obtained by measuring the length of a straight line passing through the center of each wiring. That is, when the wiring length of one of the temperature measuring semiconductor wiring patterns 116a and the wiring length of the other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b are substantially equal to each other, the generated resistance values become equal, and the temperature measuring Since the load resistance applied to the semiconductor 130 is also uniform, the voltage can be output stably.

封止用導体パターン１１２は、蓋体１４０と封止部材１４１を介して接合する際に、封止部材１４１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１１２は、図２及び図５（ａ）に示すように、一方の第二ビア導体１１７ａを介して、一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａと電気的に接続されている。また、一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａは、外部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。封止用導体パターン１１２に接合された蓋体１４０がグランド電位となっている一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａに接続される。よって、蓋体１４０による第一凹部Ｋ１内のシールド性が向上する。封止用導体パターン１１２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、枠部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 112 plays a role of improving the wettability of the sealing member 141 when bonded via the lid 140 and the sealing member 141. As shown in FIGS. 2 and 5A, the sealing conductor pattern 112 is electrically connected to one second external connection electrode terminal G2a via one second via conductor 117a. . One of the second external connection electrode terminals G2a plays a role of a ground terminal by being connected to a mounting pad connected to a ground which is a reference potential on an external mounting substrate. The lid 140 joined to the sealing conductor pattern 112 is connected to one second external connection electrode terminal G2a having a ground potential. Therefore, the shielding property in the 1st recessed part K1 by the cover body 140 improves. The sealing conductor pattern 112 is formed to have a thickness of, for example, 10 to 25 μm by sequentially applying nickel plating and gold plating on the surface of the conductor pattern made of tungsten, molybdenum, or the like, in a form surrounding the upper surface of the frame portion 110b in an annular shape. Has been.

水晶素子１２０は、図２に示されているように、導電性接着剤１５０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 FIG. 2, the crystal element 120 is bonded onto the electrode pad 111 via a conductive adhesive 150. The crystal element 120 plays a role of oscillating a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and a piezoelectric effect.

水晶素子１２０は、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、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４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。引き出し電極１２４は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の短辺に向かって延出されている。接続用電極１２３は、引き出し電極１２４と接続されており、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。 As shown in FIG. 2, the crystal element 120 has a structure in which the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 are attached to the upper surface and the lower surface of the crystal base plate 121, respectively. . The excitation electrode 122 is formed by depositing and forming a metal in a predetermined pattern on each of the upper surface and the lower surface of the quartz base plate 121. The extraction electrode 124 extends from the excitation electrode 122 toward the short side of the crystal base plate 121. The connection electrode 123 is connected to the lead electrode 124 and is provided in a shape along the long side or the short side of the crystal base plate 121.

本実施形態においては、電極パッド１１１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保持構造にて水晶素子１２０が基板１１０上に固定されている。 In the present embodiment, a one-side holding structure in which one end of the crystal element 120 connected to the electrode pad 111 is a fixed end connected to the upper surface of the substrate 110a and the other end is a free end spaced from the upper surface of the substrate 110a. The quartz crystal element 120 is fixed on the substrate 110.

水晶素板１２１の固定端側の外周縁は、平面視して、基板１１０ａの一辺と平行であり、第一枠部１１０ｂの内周縁に近付くように設けられている。このようにすることにより、水晶素子１２０の実装位置を視覚的によりわかりやすくすることができるので、水晶振動子の生産性を向上させることが可能となる。 The outer peripheral edge on the fixed end side of the quartz base plate 121 is provided so as to be parallel to one side of the substrate 110a and approach the inner peripheral edge of the first frame portion 110b in plan view. By doing so, the mounting position of the crystal element 120 can be made visually easier to understand, and the productivity of the crystal unit can be improved.

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接続用電極１２３から引き出し電極１２４及び励振用電極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 crystal element 120 will be described. When an alternating voltage from the outside is applied to the crystal element plate 121 from the connection electrode 123 via the extraction electrode 124 and the excitation electrode 122, the crystal element 120 is excited in a predetermined vibration mode and frequency. Is supposed to wake up.

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、接続用電極１２３及び引き出し電極１２４を形成することにより作製される。 Here, a manufacturing method of the crystal element 120 will be described. First, the crystal element 120 is cut from the artificial crystalline lens at a predetermined cut angle to reduce the thickness of the outer periphery of the crystal base plate 121, and the central portion of the crystal base plate 121 is thicker than the outer peripheral portion of the crystal base plate 121. The bevel processing provided is performed. Then, the quartz crystal element 120 has the excitation electrode 122, the connection electrode 123, and the extraction electrode 124 formed by depositing a metal film on both main surfaces of the quartz base plate 121 by a photolithography technique, a vapor deposition technique, or a sputtering technique. It is produced by forming.

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１５０は、例えばディスペンサによって電極パッド１１１上に塗布される。水晶素子１２０は、導電性接着剤１５０上に搬送され、導電性接着剤１５０上に載置される。そして導電性接着剤１５０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、一対の電極パッド１１１に接合される。 A method for bonding the crystal element 120 to the substrate 110a will be described. First, the conductive adhesive 150 is applied onto the electrode pad 111 by, for example, a dispenser. The crystal element 120 is transported onto the conductive adhesive 150 and placed on the conductive adhesive 150. The conductive adhesive 150 is cured and contracted by being heated and cured. The crystal element 120 is bonded to the pair of electrode pads 111.

導電性接着剤１５０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 conductive adhesive 150 contains conductive powder as a conductive filler in a binder such as a silicone resin. Examples of the conductive powder include aluminum, molybdenum, tungsten, platinum, palladium, silver, titanium, One containing nickel or iron, or a combination thereof is used. Moreover, as a binder, a silicone resin, an epoxy resin, a polyimide resin, or a bismaleimide resin is used, for example.

測温用半導体１３０の１つとして、ダイオードが用いられている。測温用半導体１３０は、アノード端子１３１ａ及びカソード端子１３１ｂを有している。測温用半導体１３０は、アノード端子１３１ａからカソード端子１３１ｂへは電流を流すが、カソード端子１３１ａからアノード端子１３１ａへはほとんど電流を流さない順方向特性を有している。測温用半導体１３０の順方向特性は、温度によって大きく変化する。測温用半導体１３０に一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、温度情報を得ることができる。測温用半導体１３０は、図６に示されているように、電圧と温度との関係が直線を示している。測温用半導体１３０のある温度での電圧が、第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂを介して水晶振動子の外へ出力される。このようにすることにより、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）が、水晶振動子から出力された電圧を温度に変換することで温度情報を得ることができる。このような測温用半導体１３０は、平面視して、水晶素子１２０と重なる箇所に配置されている。これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、メインＩＣにより水晶振動子の温度特性の補正を行う、いわゆる温度補償をすることができる。また、水晶素子１２０と重なる箇所とは、水晶素板１２１の長辺１．０〜１．６ｍｍと短辺０．８〜１．２ｍｍとからなる面積内に配置されることを示すものである。測温用半導体１３０は、水晶素子１２０と重なる箇所に配置しておくことにより、水晶素子１２０から伝わった熱が測温用半導体１３０に確実に伝わることになるので、水晶素子１２０の実際の温度を読み取ることができる。また、測温用半導体１３０は、図６に示されているように、電圧と温度との関係が直線を示しているので、非常に精度よく温度換算することができるために、高精度の温度補償が可能となる。 A diode is used as one of the temperature measuring semiconductors 130. The temperature measuring semiconductor 130 has an anode terminal 131a and a cathode terminal 131b. The temperature measuring semiconductor 130 has a forward characteristic in which current flows from the anode terminal 131a to the cathode terminal 131b but hardly current flows from the cathode terminal 131a to the anode terminal 131a. The forward characteristics of the temperature measuring semiconductor 130 vary greatly depending on the temperature. Temperature information can be obtained by passing a constant current through the temperature measuring semiconductor 130 and measuring the forward voltage. As shown in FIG. 6, the temperature measuring semiconductor 130 has a straight line between the voltage and the temperature. A voltage at a certain temperature of the temperature measuring semiconductor 130 is output to the outside of the crystal resonator via the second external connection electrode terminal G2b. By doing in this way, temperature information can be acquired by main ICs (not shown), such as an electronic device, converting the voltage output from the crystal oscillator into temperature. Such a temperature measuring semiconductor 130 is arranged at a position overlapping the crystal element 120 in plan view. According to the temperature information of the crystal resonator obtained in this way, so-called temperature compensation can be performed in which the temperature characteristics of the crystal resonator are corrected by the main IC. Further, the portion overlapping with the crystal element 120 indicates that the crystal element plate 121 is disposed within an area composed of a long side of 1.0 to 1.6 mm and a short side of 0.8 to 1.2 mm. . By arranging the temperature measuring semiconductor 130 at a location overlapping with the crystal element 120, the heat transmitted from the crystal element 120 is surely transmitted to the temperature measuring semiconductor 130, so that the actual temperature of the crystal element 120 is increased. Can be read. Further, as shown in FIG. 6, the temperature measuring semiconductor 130 has a linear relationship between the voltage and the temperature. Therefore, the temperature can be converted with high accuracy. Compensation is possible.

測温用半導体１３０は、図２及び図３に示すように、パッケージ１１０の第二凹部Ｋ２内に露出した基板１１０ａに設けられた接合パッド１１５に半田等の導電性接合材を介して実装されている。また、測温用半導体１３０のカソード端子１３１ａは、一方の接合パッド１１５ａに接続され、アノード端子１３１ｂは、他方の接合パッド１１５ｂに接続されている。よって、測温用半導体１３０のカソード端子１３１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。 2 and 3, the temperature measuring semiconductor 130 is mounted on a bonding pad 115 provided on the substrate 110a exposed in the second recess K2 of the package 110 via a conductive bonding material such as solder. ing. The cathode terminal 131a of the temperature measuring semiconductor 130 is connected to one bonding pad 115a, and the anode terminal 131b is connected to the other bonding pad 115b. Therefore, the cathode terminal 131a of the temperature measuring semiconductor 130 is connected to the ground that is the reference potential.

また、測温用半導体１３０には、１〜２００μＡの電流が流れるため、電子機器のマザーボード上に配置された回路が高インピーダンスの場合でも、十分な電流が確保できているため、測温用半導体１３０に電流値が小さいことにより生じるノイズが重畳することを低減することができる。また、測温用半導体１３０の順方向電圧を超えない限り、急激に流れる電流量が大きくなることはないため、測温用半導体１３０の発熱量を低減することができ、水晶素子１２０の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、高精度の補正が可能となる。よって、水晶振動子は、水晶素子１２０の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 In addition, since a current of 1 to 200 μA flows through the temperature measuring semiconductor 130, a sufficient current can be secured even when the circuit disposed on the motherboard of the electronic device has a high impedance. It is possible to reduce the occurrence of noise superimposed on 130 due to the small current value. In addition, since the amount of current that flows suddenly does not increase unless the forward voltage of the temperature measuring semiconductor 130 is exceeded, the amount of heat generated by the temperature measuring semiconductor 130 can be reduced, and the actual temperature of the crystal element 120 can be reduced. By reducing the reading error with respect to temperature, it is possible to perform highly accurate correction. Therefore, the crystal resonator can improve the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the crystal element 120.

また、測温用半導体１３０のアノード端子１３１ｂは、平面視して、水晶素子１２０が実装されている電極パッド１１１側に配置されている。つまり、平面視して、電極パッド１１１の励振用電極１２２側を向いている辺と測温用半導体１３０のアノード端子１３１ｂが実装される他方の接合パッド１１５ｂの電極パッド１１１側を向いている辺との間隔は、０〜１００μｍである。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から直下にある基板１１０ａを介して、他方の接合パッド１１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と測温用半導体１３０の温度とが近似することになり、測温用半導体１３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異を低減することが可能となる。 Further, the anode terminal 131b of the temperature measuring semiconductor 130 is arranged on the electrode pad 111 side on which the crystal element 120 is mounted in a plan view. That is, in a plan view, the side facing the excitation electrode 122 side of the electrode pad 111 and the side facing the electrode pad 111 side of the other bonding pad 115b on which the anode terminal 131b of the temperature measuring semiconductor 130 is mounted. The interval is between 0 and 100 μm. By doing so, the heat transferred from the crystal element 120 is transferred from the electrode pad 111 to the other bonding pad 115b through the substrate 110a immediately below. Therefore, since the crystal resonator can shorten the heat conduction path, the temperature of the crystal element 120 and the temperature of the temperature measuring semiconductor 130 are approximated, and the voltage output from the temperature measuring semiconductor 130 is obtained. It is possible to reduce the difference between the temperature obtained by conversion and the actual temperature around the quartz crystal element 120.

また、他方の測温用半導体用配線パターン１１６ｂは、平面視して、一対の電極パッド１１１の間を通るようにして設けられている。また、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から直下にある基板１１０ａを介して、他方の測温用半導体パターン１１６ｂから他方の接合パッド１１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と測温用半導体１３０の温度とが近似することになり、測温用半導体１３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、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。 The other temperature measuring semiconductor wiring pattern 116b is provided so as to pass between the pair of electrode pads 111 in plan view. Further, by doing so, the heat transmitted from the crystal element 120 is transmitted from the other temperature measuring semiconductor pattern 116b to the other bonding pad 115b through the substrate 110a directly below the electrode pad 111. Therefore, since the crystal resonator can further shorten the heat conduction path, the temperature of the crystal element 120 and the temperature of the temperature measuring semiconductor 130 are approximated, and the voltage output from the temperature measuring semiconductor 130 is. It is possible to further reduce the difference between the temperature obtained by converting the above and the actual temperature around the crystal element 120.

また、測温用半導体１３０は、平面視で水晶素子１２０に設けられる励振用電極１２２の平面内に位置させていることにより、励振用電極１２２の金属膜によるシールド効果によって測温用半導体１３０を、電子機器を構成するパワーアンプ等の他の半導体部品や電子部品からのノイズから保護する。よって、励振用電極１２２のシールド効果により、測温用半導体１３０にノイズが重畳することを低減し、測温用半導体１３０の正確な電圧を出力することができる。また、測温用半導体１３０から正確な電圧値を出力することができるので、測温用半導体１３０から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。 Further, the temperature measuring semiconductor 130 is positioned in the plane of the excitation electrode 122 provided on the crystal element 120 in plan view, so that the temperature measuring semiconductor 130 is made to be shielded by the metal film of the excitation electrode 122. Protects against noise from other semiconductor components and electronic components such as power amplifiers constituting electronic devices. Therefore, due to the shielding effect of the excitation electrode 122, it is possible to reduce the superimposition of noise on the temperature measuring semiconductor 130, and to output an accurate voltage of the temperature measuring semiconductor 130. In addition, since an accurate voltage value can be output from the temperature measuring semiconductor 130, the temperature information obtained by converting the voltage output from the temperature measuring semiconductor 130 and the actual surroundings of the crystal element 120 can be obtained. Differences from temperature information can be further reduced.

測温用半導体１３０のパッケージ１１０への接合方法について説明する。まず、導電性接合材は、例えばディスペンサによって接合パッド１１５上に塗布される。測温用半導体１３０は、導電性接合材上に搬送され、導電性接合材上に載置される。そして導電性接合材は、加熱させることによって溶融接合される。測温用半導体１３０は、一対の接合パッド１１５に接合される。 A method for bonding the temperature measuring semiconductor 130 to the package 110 will be described. First, the conductive bonding material is applied onto the bonding pad 115 by, for example, a dispenser. The temperature measuring semiconductor 130 is transported onto the conductive bonding material and placed on the conductive bonding material. The conductive bonding material is melt bonded by heating. The temperature measuring semiconductor 130 is bonded to the pair of bonding pads 115.

導電性接合材は、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 conductive bonding material is made of, for example, silver paste or lead-free solder. The conductive bonding material contains an added solvent for adjusting the viscosity to be easily applied. The component ratio of the lead-free solder is 95 to 97.5% for tin, 2 to 4% for silver, and 0.5 to 1.0% for copper.

蓋体１４０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１４０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凹部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１４０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の第一枠部１１０ｂ上に載置され、第一枠部１１０ｂの封止用導体パターン１１２と蓋体１４０の封止部材１４１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、第一枠部１１０ｂに接合される。 The lid 140 is made of, for example, an alloy containing at least one of iron, nickel, and cobalt. Such a lid 140 is for hermetically sealing the first recess K1 in a vacuum state or the first recess K1 filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid 140 is placed on the first frame part 110b of the package 110 in a predetermined atmosphere, and the sealing conductor pattern 112 of the first frame part 110b and the sealing member 141 of the lid 140 are provided. Is welded to the first frame portion 110b by applying a predetermined current so as to be welded.

封止部材１４１は、パッケージ１１０の第一枠部１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１２に相対する蓋体１４０の箇所に設けられている。封止部材１４１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 sealing member 141 is provided at a position of the lid 140 facing the sealing conductor pattern 112 provided on the upper surface of the first frame portion 110 b of the package 110. The sealing member 141 is provided by, for example, silver solder or gold tin. In the case of silver wax, the thickness is 10 to 20 μm. For example, the component ratio is 72 to 85% for silver and 15 to 28% for copper. In the case of gold tin, the thickness is 10 to 40 μm. For example, the component ratio is 78 to 82% for gold and 18 to 22% for tin.

本発明の本実施形態における水晶デバイスは、測温用半導体１３０を用いることにより、測温用半導体１３０にノイズが重畳することを低減しつつ、水晶素子１２０の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、高精度の補正が可能となる。よって、水晶振動子は、水晶素子１２０の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 The quartz crystal device according to the present embodiment of the present invention uses the temperature measuring semiconductor 130 to reduce the superposition of noise on the temperature measuring semiconductor 130 and reduce the reading error from the actual temperature of the crystal element 120. By doing so, highly accurate correction becomes possible. Therefore, the crystal resonator can improve the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the crystal element 120.

（第一変形例）
以下、本実施形態の第一変形例における水晶振動子について説明する。なお、本実施形態の第一変形例における水晶振動子のうち、上述した水晶振動子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。 (First modification)
Hereinafter, the crystal resonator according to the first modification of the present embodiment will be described. Note that, in the crystal resonator according to the first modification of the present embodiment, the same portions as those of the above-described crystal resonator are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、図７及び図８に示されているように、測温用半導体２３０の１つとして、トランジスタを用いている点で本実施形態と異なる。 As shown in FIGS. 7 and 8, the crystal resonator in the first modification of the present embodiment is different from the present embodiment in that a transistor is used as one of the temperature measuring semiconductors 230.

本実施形態の第一変形例における水晶振動子は、パッケージ２１０と、パッケージ２１０の上面に接合された水晶素子１２０と、パッケージ２１０の下面に接合された測温用半導体２３０とを含んでいる。 The crystal resonator in the first modification of the present embodiment includes a package 210, a crystal element 120 bonded to the upper surface of the package 210, and a temperature measuring semiconductor 230 bonded to the lower surface of the package 210.

基板２１０ａは、矩形状であり、上面で実装された水晶素子１２０及び測温用半導体２３０を支持するための支持部材として機能するものである。基板２１０ａは、基板２１０ａの上面に、水晶素子１２０を接合するための電極パッド２１１が設けられ、基板２１０ａの下面に、測温用半導体２３０を接合するための接合パッド２１５が設けられている。 The substrate 210a has a rectangular shape and functions as a support member for supporting the crystal element 120 and the temperature measuring semiconductor 230 mounted on the upper surface. In the substrate 210a, an electrode pad 211 for bonding the crystal element 120 is provided on the upper surface of the substrate 210a, and a bonding pad 215 for bonding the temperature measuring semiconductor 230 is provided on the lower surface of the substrate 210a.

基板２１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド２１１と、第二枠部２１０ｃの下面に設けられた第一外部接続用電極端子Ｇ１とを電気的に接続するための水晶素子用配線パターン２１３及び第一ビア導体２１４が設けられている。また、基板２１０ａの表面及び内部には、下面に設けられた接合パッド２１５と、第二枠部２１０ｃの下面に設けられた第二外部接続用電極端子Ｇ２とを電気的に接続するための測温用半導体用配線パターン２１６及び第二ビア導体２１７が設けられている。 For the crystal element for electrically connecting the electrode pad 211 provided on the upper surface and the first external connection electrode terminal G1 provided on the lower surface of the second frame portion 210c on the surface and inside of the substrate 210a. A wiring pattern 213 and a first via conductor 214 are provided. Further, a bonding pad 215 provided on the lower surface and a second external connection electrode terminal G2 provided on the lower surface of the second frame portion 210c are electrically connected to the surface and the inside of the substrate 210a. A temperature semiconductor wiring pattern 216 and a second via conductor 217 are provided.

第一枠部２１０ｂは、基板２１０ａの上面に配置され、基板２１０ａの上面に第一凹部Ｋ１を形成するためのものである。第二枠部２１０ｃは、基板２１０ａの下面に配置され、基板２１０ａの下面に第二凹部Ｋ２を形成するためのものである。第一枠部２１０ｂ及び第二枠部２１０ｃ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からなり、基板２１０ａと一体的に形成されている。 The first frame portion 210b is disposed on the upper surface of the substrate 210a and is for forming the first recess K1 on the upper surface of the substrate 210a. The second frame portion 210c is disposed on the lower surface of the substrate 210a and is for forming the second recess K2 on the lower surface of the substrate 210a. The first frame part 210b and the second frame part 210c are made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and are formed integrally with the substrate 210a.

また、第二枠部２１０ｃの下面の四隅には、一対の第一外部接続用電極端子Ｇ１と一対の第二外部接続用電極端子Ｇ２が設けられている。一対の第一外部接続用電極端子Ｇ１は、第二枠部２１０ｃの下面の対角に位置するように設けられている。また、第二外部接続用電極端子Ｇ２は、第一外部接続用電極端子Ｇ１が設けられている対角とは異なる第二枠部２１０ｃの対角に位置するように設けられている。 A pair of first external connection electrode terminals G1 and a pair of second external connection electrode terminals G2 are provided at the four corners of the lower surface of the second frame portion 210c. The pair of first external connection electrode terminals G1 are provided so as to be located diagonally on the lower surface of the second frame portion 210c. The second external connection electrode terminal G2 is provided so as to be located at a diagonal of the second frame portion 210c different from the diagonal at which the first external connection electrode terminal G1 is provided.

接合パッド２１５は、測温用半導体２３０を実装するために用いる役割を果たす。接合パッド２１５は、基板２１０ａの下面に３つ設けられており、基板１１０ａの中央に隣接して設けられている。接合パッド２１５は、図１０（ｂ）に示されているように、基板２１０ａの下面に設けられた測温用半導体用配線パターン２１６と第二ビア導体２１７を介して、第二枠部２１０ｃの下面に設けられた第二外部接続用電極端子Ｇ２と電気的に接続されている。 The bonding pad 215 plays a role used to mount the temperature measuring semiconductor 230. Three bonding pads 215 are provided on the lower surface of the substrate 210a, and are provided adjacent to the center of the substrate 110a. As shown in FIG. 10B, the bonding pad 215 is connected to the second frame portion 210c via the temperature measuring semiconductor wiring pattern 216 and the second via conductor 217 provided on the lower surface of the substrate 210a. The second external connection electrode terminal G2 provided on the lower surface is electrically connected.

また、接合パッド２１５と第二外部接続用電極端子Ｇ２は、パッケージ２１０の第二凹部Ｋ２内の基板２１０ａに形成された部分を有する測温用半導体用配線パターン２１６と第二枠部２１０ｃの内部に形成された第二ビア導体２１７により接続されている。第一接合パッド２１５ａは、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように第一測温用半導体用配線パターン２１６ａの一端と接続されている。また、第一測温用半導体用配線パターン２１６ａの他端は、一方の第二ビア導体２１７ａを介して一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａと接続されている。よって、第一接合パッド２１５ａは、一方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ａと電気的に接続されることになる。第二接合パッド２１５ｂは、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように第二測温用半導体用配線パターン２１６ｂの一端と接続されている。また、第二測温用半導体用配線パターン２１６ｂの他端は、他方の第二ビア導体２１７ｂを介して他方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂと接続されている。よって、第二接合パッド２１５ｂは、他方の第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂと電気的に接続されることになる。また、第三接合パッド２１５ｃは、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第三測温用半導体用配線パターン２１６ｃの一端と接続されている。第三測温用半導体用配線パターン２１６ｃの他端は、第二測温用半導体用配線パターン２１６ｂと接続されている。 Further, the bonding pad 215 and the second external connection electrode terminal G2 are provided inside the second frame portion 210c and the temperature measuring semiconductor wiring pattern 216 having a portion formed on the substrate 210a in the second recess K2 of the package 210. The second via conductors 217 are connected to each other. As shown in FIGS. 10A and 10B, the first bonding pad 215a is connected to one end of the first temperature measuring semiconductor wiring pattern 216a. The other end of the first temperature measuring semiconductor wiring pattern 216a is connected to one second external connection electrode terminal G2a through one second via conductor 217a. Therefore, the first bonding pad 215a is electrically connected to one second external connection electrode terminal G2a. As shown in FIGS. 10A and 10B, the second bonding pad 215b is connected to one end of the second temperature measuring semiconductor wiring pattern 216b. The other end of the second temperature measuring semiconductor wiring pattern 216b is connected to the other second external connection electrode terminal G2b through the other second via conductor 217b. Therefore, the second bonding pad 215b is electrically connected to the other second external connection electrode terminal G2b. Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, the third bonding pad 215c is connected to one end of the third temperature measuring semiconductor wiring pattern 216c. The other end of the third temperature measuring semiconductor wiring pattern 216c is connected to the second temperature measuring semiconductor wiring pattern 216b.

測温用半導体２３０は、図７に示されているように、エミッタ端子２３１ａ、コレクタ端子２３１ｂ及びベース端子２３１ｃを有している。測温用半導体２３０は、測温用半導体２３０のベースとコレクタを短絡して、コレクタ−エミッタ間をダイオードとするようにして用いられる。このコレクタ−エミッタ間のダイオードが順方向のとき、ベース−エミッタ間に順方向電圧が印加される。測温用半導体２３０内のダイオードの順方向特性は、温度によって大きく変化する。このように測温用半導体２３０内のダイオードに一定電流を流しておいて順方向電圧を測定することによって、温度情報を得ることができる。測温用半導体２３０は、図１１に示されているように、電圧と温度との関係が直線を示している。測温用半導体２３０のある温度での電圧が、第二外部接続用電極端子Ｇ２ｂを介して水晶振動子の外へ出力される。このようにすることにより、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）が、水晶振動子から出力された電圧を温度に変換することで温度情報を得ることができる。このような測温用半導体２３０を水晶素子１２０の近くにと重なる箇所に配置して、これによって得られた水晶振動子の温度情報に応じて、メインＩＣにより水晶振動子の温度特性の補正を行う、いわゆる温度補償をすることができる。また、測温用半導体２３０は、図１１に示されているように、電圧と温度との関係が直線を示しているので、非常に精度よく温度換算することができるために、高精度の温度補償が可能となる。 As shown in FIG. 7, the temperature measuring semiconductor 230 includes an emitter terminal 231a, a collector terminal 231b, and a base terminal 231c. The temperature measuring semiconductor 230 is used by short-circuiting the base and collector of the temperature measuring semiconductor 230 so that a diode is formed between the collector and the emitter. When the diode between the collector and the emitter is in the forward direction, a forward voltage is applied between the base and the emitter. The forward characteristic of the diode in the temperature measuring semiconductor 230 varies greatly depending on the temperature. In this way, temperature information can be obtained by measuring a forward voltage while passing a constant current through a diode in the temperature measuring semiconductor 230. In the temperature measuring semiconductor 230, as shown in FIG. 11, the relationship between the voltage and the temperature is a straight line. A voltage at a certain temperature of the temperature measuring semiconductor 230 is output to the outside of the crystal resonator via the second external connection electrode terminal G2b. By doing in this way, temperature information can be acquired by main ICs (not shown), such as an electronic device, converting the voltage output from the crystal oscillator into temperature. Such a temperature measuring semiconductor 230 is arranged at a location overlapping with the crystal element 120, and the temperature characteristics of the crystal resonator are corrected by the main IC according to the temperature information of the crystal resonator obtained thereby. It is possible to perform so-called temperature compensation. Further, as shown in FIG. 11, the temperature measuring semiconductor 230 has a linear relationship between the voltage and the temperature. Therefore, the temperature can be converted with high accuracy. Compensation is possible.

測温用半導体２３０は、図８に示すように、パッケージ２１０の第二凹部Ｋ２内に露出した基板２１０ａに設けられた接合パッド２１５に半田等の導電性接合材を介して実装されている。また、測温用半導体２３０のエミッタ端子２３１ａは、第一接合パッド２１５ａに接続され、コレクタ端子２３１ｂは、第二接合パッド２１５ｂに接続され、ベース端子２３１ｃは、第三接合パッド２１５ｃと接続される。よって、測温用半導体２３０のエミッタ端子は、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. 8, the temperature measuring semiconductor 230 is mounted on a bonding pad 215 provided on the substrate 210a exposed in the second recess K2 of the package 210 via a conductive bonding material such as solder. The emitter terminal 231a of the temperature measuring semiconductor 230 is connected to the first bonding pad 215a, the collector terminal 231b is connected to the second bonding pad 215b, and the base terminal 231c is connected to the third bonding pad 215c. . Therefore, the emitter terminal of the temperature measuring semiconductor 230 is connected to the ground that is the reference potential.

また、測温用半導体２３０には、１〜２００μＡの電流が流れるため、電子機器のマザーボード上に配置された回路が高インピーダンスの場合でも、十分な電流が確保できているため、測温用半導体２３０に電流値が小さいことにより生じる測温用半導体２３０ノイズが重畳することを低減することができる。また、測温用半導体２３０のベース−エミッタ間の順方向電圧を超えない限り、急激に流れる電流量が大きくなることはないため、測温用半導体２３０の発熱量を低減することができ、水晶素子１２０の実際の温度との読み取り誤差を小さくすることで、高精度の補正が可能となる。よって、水晶振動子は、水晶素子１２０の発振周波数に関する温度補償の精度を向上させることができる。 In addition, since a current of 1 to 200 μA flows through the temperature measuring semiconductor 230, a sufficient current can be secured even when a circuit disposed on the motherboard of the electronic device has a high impedance. It is possible to reduce the superposition of the temperature measuring semiconductor 230 noise caused by the small current value on 230. In addition, since the amount of current that flows suddenly does not increase unless the forward voltage between the base and emitter of the temperature measuring semiconductor 230 is exceeded, the amount of heat generated by the temperature measuring semiconductor 230 can be reduced. By reducing the reading error from the actual temperature of the element 120, high-accuracy correction is possible. Therefore, the crystal resonator can improve the accuracy of temperature compensation regarding the oscillation frequency of the crystal element 120.

また、測温用半導体２３０のコレクタ端子２３１ｂは、平面視して、水晶素子１２０が実装されている電極パッド２１１側に配置されている。つまり、平面視して、電極パッド２１１の励振用電極１２２側を向いている辺と測温用半導体２３０のコレクタ端子２３１ｂが実装される他方の第二接合パッド２１５ｂの電極パッド２１１側を向いている辺との間隔は、０〜１００μｍである。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２１１から直下にある基板２１０ａを介して、第二接合パッド２１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路を短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と測温用半導体２３０の温度とが近似することになり、測温用半導体２３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度との差異を低減することが可能となる。 Further, the collector terminal 231b of the temperature measuring semiconductor 230 is arranged on the electrode pad 211 side on which the crystal element 120 is mounted in plan view. That is, in plan view, the side facing the excitation electrode 122 side of the electrode pad 211 and the electrode pad 211 side of the other second bonding pad 215b on which the collector terminal 231b of the temperature measuring semiconductor 230 is mounted. The space | interval with the side which exists is 0-100 micrometers. By doing so, the heat transferred from the crystal element 120 is transferred to the second bonding pad 215b through the substrate 210a located immediately below the electrode pad 211. Therefore, since the crystal resonator can shorten the heat conduction path, the temperature of the crystal element 120 and the temperature of the temperature measuring semiconductor 230 are approximated, and the voltage output from the temperature measuring semiconductor 230 is changed. It is possible to reduce the difference between the temperature obtained by conversion and the actual temperature around the quartz crystal element 120.

また、第二測温用半導体用配線パターン２１６ｂは、平面視して、一対の電極パッド２１１の間を通るようにして設けられている。また、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２１１から直下にある基板２１０ａを介して、第二測温用半導体パターン２１６ｂから第二接合パッド２１５ｂに伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすることができるので、水晶素子１２０の温度と測温用半導体２３０の温度とが近似することになり、測温用半導体２３０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、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。 The second temperature measuring semiconductor wiring pattern 216b is provided so as to pass between the pair of electrode pads 211 in a plan view. Further, by doing so, the heat transferred from the crystal element 120 is transferred from the second temperature measuring semiconductor pattern 216b to the second bonding pad 215b through the substrate 210a directly below the electrode pad 211. Therefore, since the crystal resonator can further shorten the heat conduction path, the temperature of the crystal element 120 and the temperature of the temperature measuring semiconductor 230 are approximated, and the voltage output from the temperature measuring semiconductor 230 is It is possible to further reduce the difference between the temperature obtained by converting the above and the actual temperature around the crystal element 120.

また、測温用半導体２３０は、平面視で水晶素子１２０に設けられる励振用電極１２２の平面内に位置させていることにより、励振用電極１２２によって測温用半導体２３０を保護するため、測温用半導体２３０にノイズが重畳することを低減し、測温用半導体２３０の正確な電圧を出力することができる。また、測温用半導体２３０から正確な電圧値を出力することができるので、測温用半導体２３０から出力された電圧を換算することで得られた温度情報と、実際の水晶素子１２０の周囲の温度情報との差異をさらに低減することが可能となる。 Further, the temperature measuring semiconductor 230 is positioned in the plane of the excitation electrode 122 provided in the crystal element 120 in plan view, so that the temperature measuring semiconductor 230 is protected by the excitation electrode 122. It is possible to reduce the superimposition of noise on the semiconductor 230 for temperature and output the accurate voltage of the temperature measuring semiconductor 230. In addition, since an accurate voltage value can be output from the temperature measuring semiconductor 230, the temperature information obtained by converting the voltage output from the temperature measuring semiconductor 230 and the actual surroundings of the crystal element 120 can be obtained. Differences from temperature information can be further reduced.

測温用半導体２３０のパッケージ２１０への接合方法について説明する。まず、導電性接接合材は、例えばディスペンサによって接合パッド２１５上に塗布される。測温用半導体２３０は、導電性接合材上に搬送され、導電性接合材上に載置される。そして導電性接合材は、加熱させることによって溶融接合される。測温用半導体２３０のエミッタ端子２３１ａ、コレクタ端子２３１ｂ及びベース端子２３１ｃは、それぞれ３つの接合パッド２１５に接合される。 A method of joining the temperature measuring semiconductor 230 to the package 210 will be described. First, the conductive contact bonding material is applied onto the bonding pad 215 by a dispenser, for example. The temperature measuring semiconductor 230 is transported onto the conductive bonding material and placed on the conductive bonding material. The conductive bonding material is melt bonded by heating. The emitter terminal 231a, the collector terminal 231b, and the base terminal 231c of the temperature measuring semiconductor 230 are joined to the three joining pads 215, respectively.

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。 In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the case where an AT crystal element is used as the crystal element has been described. However, a 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.

また、水晶素子１２０のベベル加工方法について説明する。所定の粒度のメディアと砥粒とを備えた研磨材と、所定の大きさに形成された水晶素板１２１とを用意する。円筒体に用意した研磨材と水晶素板１２１とを入れ、円筒体の開口した端部をカバーで塞ぐ。研磨材と水晶素板１２１とを入れた円筒体を、円筒体の中心軸線を回転軸として回転させる水晶素板１２１が研磨材で研磨されてベベル加工が行われる。 A bevel processing method for the crystal element 120 will be described. A polishing material provided with media and abrasive grains having a predetermined particle size and a quartz base plate 121 having a predetermined size are prepared. The abrasive prepared in the cylindrical body and the quartz base plate 121 are placed, and the open end of the cylindrical body is closed with a cover. The quartz base plate 121 that rotates the cylindrical body containing the abrasive and the quartz base plate 121 with the central axis of the cylindrical body as the rotation axis is polished with the abrasive and beveled.

上記実施形態では、第一枠部１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、第一枠部１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠部は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。 In the above embodiment, the case where the first frame portion 110b is integrally formed of a ceramic material as in the case of the substrate 110a has been described. However, the first frame portion 110b may be made of metal. In this case, the frame part is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.

上記実施形態では、測温用半導体２３０のベースとコレクタを短絡して、コレクタ−エミッタ間をダイオードとするようにして用いた場合を説明したが、測温用半導体２３０のベースとエミッタを短絡して、ベース−コレクタ間をダイオードとするようにしても構わない。 In the above embodiment, the case where the base and the collector of the temperature measuring semiconductor 230 are short-circuited and the collector-emitter is used as a diode has been described. However, the base and the emitter of the temperature-measurement semiconductor 230 are short-circuited. Thus, a diode between the base and the collector may be used.

１１０、２１０・・・パッケージ
１１０ａ、２１０ａ・・・基板
１１０ｂ、２１０ｂ・・・第一枠部
１１０ｃ、２１０ｃ・・・第二枠部
１１１、２１１・・・電極パッド
１１２、２１２・・・封止用導体パターン
１１３、２１３・・・水晶素子用配線パターン
１１４、２１４・・・第一ビア導体
１１５、２１５・・・接合パッド
１１６、２１６・・・測温用半導体用配線パターン
１１７、２１７・・・第二ビア導体
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶素板
１２２・・・励振用電極
１２３・・・引き出し電極
１２４・・・接続用電極
１３０、２３０・・・測温用半導体
１３１ａ・・・カソード端子
１３１ｂ・・・アノード端子
２３１ａ・・・エミッタ端子
２３１ｂ・・・ベース端子
２３１ｃ・・・コレクタ端子
１４０・・・蓋体
１４１・・・封止部材
１５０・・・導電性接着剤
Ｋ１・・・第一凹部
Ｋ２・・・第二凹部
Ｇ１・・・第一外部接続用電極端子
Ｇ２・・・第二外部接続用電極端子 110, 210 ... package 110a, 210a ... substrate 110b, 210b ... first frame part 110c, 210c ... second frame part 111, 211 ... electrode pad 112, 212 ... sealing Conductor pattern 113, 213 ... Wiring pattern for crystal element 114, 214 ... First via conductor 115, 215 ... Bonding pad 116, 216 ... Semiconductor wiring pattern for temperature measurement 117, 217 ... Second via conductor 120 Crystal element 121 Crystal base plate 122 Excitation electrode 123 Extraction electrode 124 Connection electrode 130, 230 Temperature measuring semiconductor 131a .... Cathode terminal 131b ... Anode terminal 231a ... Emitter terminal 231b ... Base terminal 231c ... Collector terminal 140 ... Cover 141 ... Sealing member 150 ... Conductive adhesive K1 ... First recess K2 ... Second recess G1 ... First external connection electrode terminal G2 ... Second external connection Electrode terminal

Claims

A package comprising a substrate, a first frame portion provided on the upper surface of the substrate, and a second frame portion provided on the lower surface of the substrate;
A crystal element mounted on the upper surface of the substrate in a region surrounded by the first frame portion;
A temperature measuring semiconductor provided in a region surrounded by the second frame portion and mounted on the lower surface of the substrate in a plan view and overlapping with the crystal element;
And a lid that is bonded to an upper surface of the first frame portion and hermetically seals the crystal element.

The crystal resonator according to claim 1,
The lid is electrically connected to a reference potential;
The quartz crystal resonator, wherein the temperature measuring semiconductor is a diode, and a cathode terminal of the temperature measuring semiconductor is electrically connected to the lid.

The crystal resonator according to claim 1 or 2,
An electrode pad for mounting the crystal element along one side of the substrate is provided,
The quartz crystal resonator, wherein the temperature measuring semiconductor is a diode, and an anode terminal of the temperature measuring semiconductor is arranged on the electrode pad side in a plan view.

The crystal resonator according to claim 1,
The lid is electrically connected to a reference potential;
The quartz crystal resonator, wherein the temperature measuring semiconductor is a transistor, and an emitter terminal of the temperature measuring semiconductor is electrically connected to the lid.

The crystal resonator according to claim 1 or 4,
An electrode pad for mounting the crystal element along one side of the substrate is provided,
The quartz crystal resonator, wherein the temperature measuring semiconductor is a transistor, and a collector terminal of the temperature measuring semiconductor is arranged on the electrode pad side in a plan view.