JP2014107778A - 振動デバイス、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】周囲の温度変化に伴い変化する振動片の実際の温度と、感温素子が検出した温度との差を、短時間で小さくできる振動デバイスの提供。
【解決手段】水晶振動子1は、水晶振動片10と、温度を検出するサーミスター20と、水晶振動片10及びサーミスター20を内部に収容するパッケージ30とを備え、パッケージ30の水晶振動片10及びサーミスター20が搭載される内底面31bには、水晶振動片10を支持する複数の電極パッド33a,33bが設けられ、少なくとも1つの電極パッド(ここでは電極パッド33a)から引き出され、パッケージ30の、内底面31bを含むパッケージベース31よりも熱伝導率が高い配線パターン35が、平面視でサーミスター20と重なっていることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】水晶振動子1は、水晶振動片10と、温度を検出するサーミスター20と、水晶振動片10及びサーミスター20を内部に収容するパッケージ30とを備え、パッケージ30の水晶振動片10及びサーミスター20が搭載される内底面31bには、水晶振動片10を支持する複数の電極パッド33a,33bが設けられ、少なくとも1つの電極パッド(ここでは電極パッド33a)から引き出され、パッケージ30の、内底面31bを含むパッケージベース31よりも熱伝導率が高い配線パターン35が、平面視でサーミスター20と重なっていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、振動デバイス、この振動デバイスを備えている電子機器及び移動体に関する。
従来、振動デバイスとして、圧電振動子の容器内部の圧電素板(以下、振動片という)の近傍に温度センサーが載置され、温度センサー(以下、感温素子という)の出力が圧電振動子の外側の端子に出力される構成の圧電振動子(以下、振動デバイスという)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、底壁層と枠壁層とを有した容器本体と、一端部が容器本体内の底壁層の一端側に固着された水晶片と、水晶片(以下、振動片)とともに容器本体内に収容されているサーミスターとを備え、サーミスター(以下、感温素子という)が底壁層に設けられた凹所内に配置されている構成の水晶振動子(以下、振動デバイスという)が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、底壁層と枠壁層とを有した容器本体と、一端部が容器本体内の底壁層の一端側に固着された水晶片と、水晶片(以下、振動片)とともに容器本体内に収容されているサーミスターとを備え、サーミスター(以下、感温素子という)が底壁層に設けられた凹所内に配置されている構成の水晶振動子(以下、振動デバイスという)が知られている(例えば、特許文献2参照)。
上記、特許文献1及び特許文献2の振動デバイスは、容器内部に振動片及び感温素子を一緒に収容し、振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度(振動片の見かけ上の温度)との差を極力小さくすることにより、例えば、振動片の温度変化に伴う周波数の変動を、感温素子の検出温度に基づいて補償する温度補償回路の精度を向上させることができるとされている。
ところで、特許文献1及び特許文献2のような振動デバイスは、例えば、電子機器としての携帯電話などに搭載されているGPS(Global Positioning System)の位置測定に用いられることがある。このような用途では、振動デバイスの周波数の短期安定度が位置測定精度を高める上で、極めて重要な要素となる。
このようなことから、上記振動デバイスには、上記振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を、更に短時間で小さくできる構成が求められている。
このようなことから、上記振動デバイスには、上記振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を、更に短時間で小さくできる構成が求められている。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかる振動デバイスは、振動片と、感温素子と、前記振動片及び前記感温素子を収容する容器とを備え、前記容器の前記振動片が搭載されている搭載面には、前記振動片を支持する複数の電極パッドが設けられ、少なくとも1つの前記電極パッドから引き出され、前記容器の前記搭載面を含む容器本体よりも熱伝導率が高い配線パターンが、平面視で前記感温素子と重なっていることを特徴とする。
これによれば、振動デバイスは、容器の振動片が搭載される搭載面に、振動片を支持する複数の電極パッドが設けられ、少なくとも1つの電極パッドから引き出され、容器本体よりも熱伝導率が高い配線パターンが、平面視で感温素子と重なっている。
これにより、振動デバイスは、電極パッドから引き出された配線パターンが、平面視で感温素子と重なっていない場合と比較して、振動片と感温素子間の熱伝導が速くなることから、周囲の温度変化に伴い変化する振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
これにより、振動デバイスは、電極パッドから引き出された配線パターンが、平面視で感温素子と重なっていない場合と比較して、振動片と感温素子間の熱伝導が速くなることから、周囲の温度変化に伴い変化する振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
[適用例2]上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記容器は、外面に複数の電極端子を備え、前記配線パターンは、前記電極端子の少なくとも1つに接続されていることが好ましい。
これによれば、振動デバイスは、容器が外面に複数の電極端子を備え、平面視で感温素子と重なっている配線パターンが、電極端子の少なくとも1つに接続されていることから、上記配線パターンを、適用例1の熱伝導のスピードアップ以外に、振動片と電極端子との接続にも用いることができ、配線パターンの効率的な引き回しが可能となる。
[適用例3]上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記振動片は、一端部が前記電極パッドに支持され、前記感温素子は、前記振動片の前記一端部側に沿って配置されていることが好ましい。
これによれば、振動デバイスは、振動片の一端部が電極パッドに支持され、感温素子が振動片の一端部側に沿って配置されていることから、例えば、感温素子が振動片の一端部とは反対側の他端部側に配置されている場合と比較して、振動片の一端部と感温素子との間の距離が短くなる。つまり、振動片の一端部の温度と感温素子の温度とが略等しくなるまでの時間が短くなる。
この結果、振動デバイスは、周囲の温度変化に伴い変化する振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
この結果、振動デバイスは、周囲の温度変化に伴い変化する振動片の実際の温度と感温素子が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
[適用例4]上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記振動片は、一端部が前記電極パッドに支持され、前記感温素子は、前記振動片の前記一端部とは反対側の他端部側に沿って配置されていることが好ましい。
これによれば、振動デバイスは、振動片の一端部が電極パッドに支持され、感温素子が振動片の一端部とは反対側の他端部側に沿って配置されていることから、振動片及び感温素子を容器に実装(搭載)する際に、両者を容器内に固定する固定部材(例えば、導電性接着剤など)同士の干渉(例えば、流出した固定部材を介した両者の短絡)を容易に回避することができる。
[適用例5]上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記感温素子は、平面視で、前記振動片の長手方向に沿って、前記振動片と並んで配置されていることが好ましい。
これによれば、振動デバイスは、感温素子が振動片の長手方向に沿って、振動片と並んで配置されていることから、例えば、感温素子が振動片の長手方向と交差する方向に沿って、振動片と並んで配置されている場合と比較して、容器の上記長手方向におけるサイズを小さくすることができる。
[適用例6]本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された電子機器を提供することができる。
[適用例7]本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された移動体を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
最初に、振動デバイスの一例としての水晶振動子について説明する。
図1は、第1実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図1(a)は、リッド(蓋体)側から俯瞰した模式平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での模式断面図である。なお、図1(a)及び以下の各平面図では、説明の便宜上、リッドを含む一部の構成要素を省略してある。また、以下の各図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
最初に、振動デバイスの一例としての水晶振動子について説明する。
図1は、第1実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図1(a)は、リッド(蓋体)側から俯瞰した模式平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での模式断面図である。なお、図1(a)及び以下の各平面図では、説明の便宜上、リッドを含む一部の構成要素を省略してある。また、以下の各図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
図1に示すように、水晶振動子1は、振動片としての水晶振動片10と、温度を検出する感温素子としてのサーミスター20と、水晶振動片10及びサーミスター20を内部に収容する容器としてのパッケージ30と、を備えている。
水晶振動片10は、例えば、水晶の原石(ランバード)などから所定の角度で切り出されたATカット型であって、平面形状が略矩形の平板状に形成され、厚みすべり振動をする振動部11と振動部11に接続された基部12とを有している。
水晶振動片10は、振動部11の一方の主面13及び他方の主面14に形成された略矩形の励振電極15,16から引き出された引き出し電極15a,16aが、一端部としての基部12に形成されている。
引き出し電極15aは、一方の主面13の励振電極15から、水晶振動片10の長手方向(基部12と振動部11とを結ぶ方向、紙面左右方向)に沿って基部12に引き出され、基部12の側面に沿って他方の主面14に回り込み、他方の主面14の励振電極16の近傍まで延在している。
引き出し電極16aは、他方の主面14の励振電極16から、水晶振動片10の長手方向に沿って基部12に引き出され、基部12の側面に沿って一方の主面13に回り込み、一方の主面13の励振電極15の近傍まで延在している。
励振電極15,16及び引き出し電極15a,16aは、例えば、クロムを下地層とし、その上に金が積層された構成の金属被膜となっている。
水晶振動片10は、振動部11の一方の主面13及び他方の主面14に形成された略矩形の励振電極15,16から引き出された引き出し電極15a,16aが、一端部としての基部12に形成されている。
引き出し電極15aは、一方の主面13の励振電極15から、水晶振動片10の長手方向(基部12と振動部11とを結ぶ方向、紙面左右方向)に沿って基部12に引き出され、基部12の側面に沿って他方の主面14に回り込み、他方の主面14の励振電極16の近傍まで延在している。
引き出し電極16aは、他方の主面14の励振電極16から、水晶振動片10の長手方向に沿って基部12に引き出され、基部12の側面に沿って一方の主面13に回り込み、一方の主面13の励振電極15の近傍まで延在している。
励振電極15,16及び引き出し電極15a,16aは、例えば、クロムを下地層とし、その上に金が積層された構成の金属被膜となっている。
サーミスター20は、例えば、チップ型(直方体形状)の感温素子(感温抵抗素子)であって、両端部に電極21,22を有し、温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体である。
サーミスター20には、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスターと呼ばれるサーミスターが用いられている。NTCサーミスターは、温度と抵抗値の変化が比例的なことから、温度センサーとして多用されている。
サーミスター20は、パッケージ30に収容され、水晶振動片10近傍の温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)を検出することにより、水晶振動片10の温度変化に伴う周波数変動の補償(補正)に資する機能を果たしている。
サーミスター20には、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスターと呼ばれるサーミスターが用いられている。NTCサーミスターは、温度と抵抗値の変化が比例的なことから、温度センサーとして多用されている。
サーミスター20は、パッケージ30に収容され、水晶振動片10近傍の温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)を検出することにより、水晶振動片10の温度変化に伴う周波数変動の補償(補正)に資する機能を果たしている。
パッケージ30は、平面形状が略矩形で水晶振動片10及びサーミスター20を収容する凹部31aを有する容器本体としてのパッケージベース31と、パッケージベース31の凹部31aを覆う平板状のリッド(蓋体)32と、を備え、略直方体形状に構成されている。
パッケージベース31には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料が用いられている。
なお、セラミックスの一般的な熱伝導率は、14〜21W/m・K程度である。
リッド32には、パッケージベース31と同材料、または、コバール、42アロイなどの金属が用いられている。
パッケージベース31には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料が用いられている。
なお、セラミックスの一般的な熱伝導率は、14〜21W/m・K程度である。
リッド32には、パッケージベース31と同材料、または、コバール、42アロイなどの金属が用いられている。
パッケージベース31の凹部31aの、水晶振動片10及びサーミスター20が搭載される搭載面としての内底面(内側の底面)31bには、水晶振動片10の引き出し電極15a,16aに対向する位置に、水晶振動片10を支持する複数(ここでは2つ)の略矩形の電極パッド33a,33bが設けられている。
水晶振動片10は、引き出し電極15a,16aが、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系、ポリイミド樹脂系などの導電性接着剤(固定部材)40を介して電極パッド33a,33bに支持(固定)されている。
水晶振動片10は、引き出し電極15a,16aが、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系、ポリイミド樹脂系などの導電性接着剤(固定部材)40を介して電極パッド33a,33bに支持(固定)されている。
サーミスター20は、水晶振動片10の基部12の紙面右側に、水晶振動片10の長手方向(紙面左右方向)と交差する方向(紙面上下方向)に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている。また、サーミスター20は、長手方向(電極21と電極22とを結ぶ方向)が、水晶振動片10の長手方向と交差(ここでは直交)するように配置されている。
パッケージベース31の内底面31bには、サーミスター20の電極21,22に対向する位置に、略矩形の電極パッド34a,34bが設けられている。
サーミスター20は、電極21,22が導電性接着剤40を介して電極パッド34a,34bに固定されている。
パッケージベース31の内底面31bには、サーミスター20の電極21,22に対向する位置に、略矩形の電極パッド34a,34bが設けられている。
サーミスター20は、電極21,22が導電性接着剤40を介して電極パッド34a,34bに固定されている。
パッケージベース31の内底面31bには、電極パッド33aから引き出された配線パターン35が、電極パッド34aと電極パッド34bとの間を通り抜け、パッケージベース31の凹部31aの紙面右側の端部まで延びている。
これにより、配線パターン35は、平面視でサーミスター20と重なっていることとなる。なお、サーミスター20の電極21,22以外の部分は、絶縁性を有しており、サーミスター20の電極21,22以外の部分と配線パターン35とが接触した場合でも、配線パターン35との間の短絡は生じない。
なお、サーミスター20は、長手方向がパッケージベース31の長手方向(紙面左右方向)と交差(ここでは直交)するように配置されていることが好ましい。これにより、水晶振動子1は、パッケージベース31の反り(傾向的に長手方向の反りが大きい)に起因するサーミスター20の固定強度(接合強度)の低下を抑制することができる。
これにより、配線パターン35は、平面視でサーミスター20と重なっていることとなる。なお、サーミスター20の電極21,22以外の部分は、絶縁性を有しており、サーミスター20の電極21,22以外の部分と配線パターン35とが接触した場合でも、配線パターン35との間の短絡は生じない。
なお、サーミスター20は、長手方向がパッケージベース31の長手方向(紙面左右方向)と交差(ここでは直交)するように配置されていることが好ましい。これにより、水晶振動子1は、パッケージベース31の反り(傾向的に長手方向の反りが大きい)に起因するサーミスター20の固定強度(接合強度)の低下を抑制することができる。
パッケージベース31の外面としての外底面(外側の底面)36の四隅には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる略矩形の電極端子37a,37b,37c,37dが設けられている。
電極端子37a,37b,37c,37dは、内部配線を介して電極パッド33a,33b,34a,34bと接続されている。
電極端子37a,37b,37c,37dは、内部配線を介して電極パッド33a,33b,34a,34bと接続されている。
詳述すると、電極端子37aは、パッケージベース31の底部31cを貫通する導通ビア(スルーホールに金属または導電性を有する材料が充填された導通電極)38a及び内部配線パターン39aを介して電極パッド33aに接続され、電極端子37bは、導通ビア38b及び内部配線パターン39bを介して電極パッド33bに接続されている。
また、電極端子37cは、導通ビア38c及び内部配線パターン39cを介して電極パッド34aに接続され、電極端子37dは、導通ビア38d及び内部配線パターン39dを介して電極パッド34bに接続されている。
なお、導通ビア38a,38b,38c,38dは、平面視でそれぞれ電極端子37a,37b,37c,37dと重なるように配置されている。
また、電極端子37cは、導通ビア38c及び内部配線パターン39cを介して電極パッド34aに接続され、電極端子37dは、導通ビア38d及び内部配線パターン39dを介して電極パッド34bに接続されている。
なお、導通ビア38a,38b,38c,38dは、平面視でそれぞれ電極端子37a,37b,37c,37dと重なるように配置されている。
電極パッド33a,33b,34a,34b、配線パターン35、電極端子37a,37b,37c,37d、導通ビア38a,38b,38c,38d、内部配線パターン39a,39b,39c,39dは、例えば、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
なお、タングステンの熱伝導率は、173W/m・K程度であり、モリブデンの熱伝導率は、138W/m・K程度である。
なお、タングステンの熱伝導率は、173W/m・K程度であり、モリブデンの熱伝導率は、138W/m・K程度である。
水晶振動子1は、水晶振動片10がパッケージベース31の電極パッド33a,33bに支持された状態で、パッケージベース31の凹部31aがリッド32により覆われ、パッケージベース31とリッド32とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材31dで接合されることにより、パッケージベース31の凹部31aが気密に封止されている。
なお、パッケージベース31の気密に封止された凹部31a内は、減圧された真空状態(真空度の高い状態)または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。
なお、パッケージベース31の気密に封止された凹部31a内は、減圧された真空状態(真空度の高い状態)または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。
水晶振動子1は、電極端子37a,37b、電極パッド33a,33b、引き出し電極15a,16a、励振電極15,16などを経由して外部から印加される駆動信号によって、水晶振動片10が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)する。
また、水晶振動子1は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)を検出し、電極端子37c,37dを介して検出信号を出力する。
また、水晶振動子1は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)を検出し、電極端子37c,37dを介して検出信号を出力する。
上述したように、本実施形態の水晶振動子1は、パッケージベース31の水晶振動片10及びサーミスター20が搭載される内底面31bに、水晶振動片10を支持する電極パッド33a,33bが設けられている。そして、水晶振動子1は、電極パッド33aから引き出され、パッケージベース31本体(熱伝導率:14〜21W/m・K程度)よりも熱伝導率が数倍〜10倍程度高い配線パターン35(熱伝導率:138〜173W/m・K程度)が、平面視でサーミスター20と重なる構成となっている。
これにより、水晶振動子1は、電極パッド33aから引き出された配線パターン35が、平面視でサーミスター20と重なっていない場合と比較して、水晶振動片10とサーミスター20間の熱伝導が速くなることから、周囲の温度変化に伴い変化する水晶振動片10の実際の温度とサーミスター20が検出した温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)との差を短時間で小さくできる。
これにより、水晶振動子1は、電極パッド33aから引き出された配線パターン35が、平面視でサーミスター20と重なっていない場合と比較して、水晶振動片10とサーミスター20間の熱伝導が速くなることから、周囲の温度変化に伴い変化する水晶振動片10の実際の温度とサーミスター20が検出した温度(水晶振動片10の見かけ上の温度)との差を短時間で小さくできる。
また、水晶振動子1は、水晶振動片10の一端部としての基部12が電極パッド33a,33bに支持され、サーミスター20が水晶振動片10の基部12側に沿って配置されている。このことから、水晶振動子1は、例えば、サーミスター20が水晶振動片10の基部12とは反対側の他端部である振動部11の先端側に配置されている場合と比較して、水晶振動片10の基部12とサーミスター20との間の距離が短くなる。
つまり、水晶振動子1は、水晶振動片10の基部12の温度とサーミスター20の温度とが略等しくなるまでの時間が短くなる。
この結果、水晶振動子1は、周囲の温度変化に伴い変化する水晶振動片10の実際の温度とサーミスター20が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
これらにより、水晶振動子1は、水晶振動片10の温度変化に伴う周波数の変動を、サーミスター20の検出温度に基づいて補償する温度補償回路の精度を更に向上させることができる。
つまり、水晶振動子1は、水晶振動片10の基部12の温度とサーミスター20の温度とが略等しくなるまでの時間が短くなる。
この結果、水晶振動子1は、周囲の温度変化に伴い変化する水晶振動片10の実際の温度とサーミスター20が検出した温度との差を短時間で小さくできる。
これらにより、水晶振動子1は、水晶振動片10の温度変化に伴う周波数の変動を、サーミスター20の検出温度に基づいて補償する温度補償回路の精度を更に向上させることができる。
なお、配線パターン35は、電極パッド33aに代えて電極パッド33bから引き出されていてもよく、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい(この場合は、一対の配線パターン35となる)。
(変形例)
次に、第1実施形態の変形例について説明する。
図2は、第1実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第1実施形態の変形例について説明する。
図2は、第1実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図2に示すように、変形例の水晶振動子2は、第1実施形態と比較して、パッケージ130の構成が異なる。
水晶振動子2は、パッケージ130が平板状のパッケージベース131と、パッケージベース131を覆うキャップ状のリッド132と、を備えている。
パッケージベース131には、第1実施形態と同様のセラミックス系の絶縁性材料が用いられている。
リッド132は、コバール、42アロイなどの金属を用いて、全周につば部132aが設けられたキャップ状に形成されている。
水晶振動子2は、パッケージ130が平板状のパッケージベース131と、パッケージベース131を覆うキャップ状のリッド132と、を備えている。
パッケージベース131には、第1実施形態と同様のセラミックス系の絶縁性材料が用いられている。
リッド132は、コバール、42アロイなどの金属を用いて、全周につば部132aが設けられたキャップ状に形成されている。
水晶振動子2は、リッド132のキャップ部分の膨らみにより、水晶振動片10の振動が可能な内部空間が確保されている。
リッド132は、つば部132aが接合部材31dによりパッケージベース131の内底面31bに接合されている。なお、接合領域に内部配線がかかる場合には、接合部材31dとして低融点ガラスなどの絶縁性材料が用いられる。
水晶振動子2は、上記接合により気密に封止されている内部空間が、第1実施形態と同様に、減圧された真空状態(真空度の高い状態)または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。
リッド132は、つば部132aが接合部材31dによりパッケージベース131の内底面31bに接合されている。なお、接合領域に内部配線がかかる場合には、接合部材31dとして低融点ガラスなどの絶縁性材料が用いられる。
水晶振動子2は、上記接合により気密に封止されている内部空間が、第1実施形態と同様に、減圧された真空状態(真空度の高い状態)または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。
これによれば、水晶振動子2は、第1実施形態と同様の効果に加えて、パッケージベース131が平板状であることから、第1実施形態のような凹部31aを有するパッケージベース31よりも単純な形状となり、パッケージベース131を容易に製造することができる。
なお、上述した平板状のパッケージベース131と、キャップ状のリッド132と、を備えているパッケージ130の構成は、以下の各実施形態にも適用できる。
なお、上述した平板状のパッケージベース131と、キャップ状のリッド132と、を備えているパッケージ130の構成は、以下の各実施形態にも適用できる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の水晶振動子について説明する。
図3は、第2実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図3(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第2実施形態の水晶振動子について説明する。
図3は、第2実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図3(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図3に示すように、第2実施形態の水晶振動子3は、第1実施形態と比較して、配線パターン235及び内部配線パターン239aの引き回しが異なる。
水晶振動子3は、電極パッド33aから引き出された配線パターン235が、平面視でサーミスター20と重なるように電極パッド34aと電極パッド34bとの間を引き回され、電極パッド34bを迂回しつつ電極パッド34b近傍に設けられている導通ビア38dを介して電極端子37dに接続されている。
また、電極パッド34bは、電極パッド33aを迂回して引き回された内部配線パターン239a及び導通ビア38aを介して電極端子37aに接続されている。
なお、内部配線パターン239aは、電気的な干渉(例えば、浮遊容量、静電容量など)を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
水晶振動子3は、電極パッド33aから引き出された配線パターン235が、平面視でサーミスター20と重なるように電極パッド34aと電極パッド34bとの間を引き回され、電極パッド34bを迂回しつつ電極パッド34b近傍に設けられている導通ビア38dを介して電極端子37dに接続されている。
また、電極パッド34bは、電極パッド33aを迂回して引き回された内部配線パターン239a及び導通ビア38aを介して電極端子37aに接続されている。
なお、内部配線パターン239aは、電気的な干渉(例えば、浮遊容量、静電容量など)を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
この構成により、水晶振動子3は、電極端子37b,37d、電極パッド33a,33b、引き出し電極15a,16a、励振電極15,16などを経由して外部から印加される駆動信号によって、水晶振動片10が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)する。
また、水晶振動子3は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37a,37cを介して検出信号を出力する。
また、水晶振動子3は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37a,37cを介して検出信号を出力する。
上述したように、水晶振動子3は、電極パッド33aから引き出され、平面視で一部がサーミスター20と重なっている配線パターン235が、電極端子37dに接続されている。このことから、水晶振動子3は、第1実施形態と同様の効果に加えて、上記配線パターン235を、水晶振動片10とサーミスター20間の熱伝導のスピードアップ以外に、水晶振動片10と電極端子37dとの接続にも用いることができ、配線パターン235の効率的な引き回しが可能となる。
なお、配線パターン235は、電極パッド33aに代えて電極パッド33bから引き出されていてもよい。この場合、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、配線パターン235は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、配線パターン235は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の水晶振動子について説明する。
図4は、第3実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図4(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図4(b)は、図4(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第3実施形態の水晶振動子について説明する。
図4は、第3実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図4(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図4(b)は、図4(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図4に示すように、第3実施形態の水晶振動子4は、第1実施形態と比較して、サーミスター20の配置及び配線パターン335の引き回しなどが異なる。
水晶振動子4は、サーミスター20が水晶振動片10の基部12とは反対側の他端部である振動部11の先端側(紙面左側)に沿って配置されている。
また、水晶振動子4は、電極パッド33aから引き出された配線パターン335が、振動部11の直下を通り、平面視でサーミスター20と重なるように電極パッド34aと電極パッド34bとの間を引き回され、電極パッド34bを迂回しつつ導通ビア38aを介して電極端子37aに接続されている。
水晶振動子4は、サーミスター20が水晶振動片10の基部12とは反対側の他端部である振動部11の先端側(紙面左側)に沿って配置されている。
また、水晶振動子4は、電極パッド33aから引き出された配線パターン335が、振動部11の直下を通り、平面視でサーミスター20と重なるように電極パッド34aと電極パッド34bとの間を引き回され、電極パッド34bを迂回しつつ導通ビア38aを介して電極端子37aに接続されている。
なお、電極パッド33bは、内部配線パターン339c及び導通ビア38cを介して電極端子37cに接続され、電極パッド34aは、内部配線パターン339b及び導通ビア38bを介して電極端子37bに接続され、電極パッド34bは、内部配線パターン339d及び導通ビア38dを介して電極端子37dに接続されている。
なお、内部配線パターン339dは、電気的な干渉を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
なお、内部配線パターン339dは、電気的な干渉を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
この構成により、水晶振動子4は、電極端子37a,37c、電極パッド33a,33b、引き出し電極15a,16a、励振電極15,16などを経由して外部から印加される駆動信号によって、水晶振動片10が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)する。
また、水晶振動子4は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37b,37dを介して検出信号を出力する。
また、水晶振動子4は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37b,37dを介して検出信号を出力する。
上述したように、水晶振動子4は、水晶振動片10の基部12が電極パッド33a,33bに支持され、サーミスター20が水晶振動片10の基部12とは反対側の振動部11の先端側に沿って配置されている。
つまり、水晶振動子4は、水晶振動片10の基部12(電極パッド33a,33b)とサーミスター20(電極パッド34a,34b)との間が、第1実施形態よりも離れていることとなる。
このことから、水晶振動子4は、第1実施形態と同様の効果に加えて、水晶振動片10及びサーミスター20をパッケージ30に実装(搭載)する際に、両者をパッケージベース31内に固定する導電性接着剤40同士の干渉(具体的には導電性接着剤40の流出による水晶振動片10とサーミスター20との短絡など)を容易に回避することができる。
つまり、水晶振動子4は、水晶振動片10の基部12(電極パッド33a,33b)とサーミスター20(電極パッド34a,34b)との間が、第1実施形態よりも離れていることとなる。
このことから、水晶振動子4は、第1実施形態と同様の効果に加えて、水晶振動片10及びサーミスター20をパッケージ30に実装(搭載)する際に、両者をパッケージベース31内に固定する導電性接着剤40同士の干渉(具体的には導電性接着剤40の流出による水晶振動片10とサーミスター20との短絡など)を容易に回避することができる。
なお、水晶振動子4は、配線パターン335の長さと内部配線パターン339dの長さとを略等しくしておくことが、電極端子37aから電極パッド33aまで及び電極端子37dから電極パッド34bまでの、熱伝導のスピードを略等しくする観点から好ましい。
これにより、水晶振動子4は、水晶振動片10の基部12の温度とサーミスター20の温度とが略等しくなるまでの時間を短くすることが可能となる。
これにより、水晶振動子4は、水晶振動片10の基部12の温度とサーミスター20の温度とが略等しくなるまでの時間を短くすることが可能となる。
なお、配線パターン335は、電極パッド33aに代えて電極パッド33bから引き出されていてもよい。この場合、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、配線パターン335は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、配線パターン335は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の水晶振動子について説明する。
図5は、第4実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図5(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図5(b)は、図5(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第4実施形態の水晶振動子について説明する。
図5は、第4実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平断面図である。図5(a)は、リッド側から俯瞰した模式平面図、図5(b)は、図5(a)のA−A線での模式断面図である。
なお、第1実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図5に示すように、第4実施形態の水晶振動子5は、第1実施形態と比較して、サーミスター20の配置及び配線パターン435の引き回しなどが異なる。
水晶振動子5は、サーミスター20が水晶振動片10の長手方向に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている。
また、サーミスター20は、長手方向が水晶振動片10の長手方向に沿うように配置されている。
水晶振動子5は、サーミスター20が水晶振動片10の長手方向に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている。
また、サーミスター20は、長手方向が水晶振動片10の長手方向に沿うように配置されている。
水晶振動子5は、電極パッド33aから引き出された配線パターン435が、平面視でサーミスター20と重なるように電極パッド34aと電極パッド34bとの間を引き回され、電極パッド34bを迂回しつつ導通ビア38aを介して電極端子37aに接続されている。
なお、電極パッド33bは、内部配線パターン439c及び導通ビア38cを介して電極端子37cに接続され、電極パッド34aは、内部配線パターン439d及び導通ビア38dを介して電極端子37dに接続され、電極パッド34bは、内部配線パターン439b及び導通ビア38bを介して電極端子37bに接続されている。
なお、内部配線パターン439bは、電気的な干渉を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
なお、電極パッド33bは、内部配線パターン439c及び導通ビア38cを介して電極端子37cに接続され、電極パッド34aは、内部配線パターン439d及び導通ビア38dを介して電極端子37dに接続され、電極パッド34bは、内部配線パターン439b及び導通ビア38bを介して電極端子37bに接続されている。
なお、内部配線パターン439bは、電気的な干渉を避ける観点から平面視で水晶振動片10を迂回することが好ましい。
この構成により、水晶振動子5は、電極端子37a,37c、電極パッド33a,33b、引き出し電極15a,16a、励振電極15,16などを経由して外部から印加される駆動信号によって、水晶振動片10が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)する。
また、水晶振動子5は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37b,37dを介して検出信号を出力する。
また、水晶振動子5は、サーミスター20が温度センサーとしてパッケージベース31における水晶振動片10近傍の温度を検出し、電極端子37b,37dを介して検出信号を出力する。
上述したように、水晶振動子5は、サーミスター20が水晶振動片10の長手方向に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている。
このことから、水晶振動子5は、第1実施形態と同様の効果に加えて、サーミスター20が水晶振動片10の長手方向と交差する方向に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている第1実施形態と比較して、パッケージ30の上記長手方向(紙面左右方向)におけるサイズを、サーミスター20の配置スペース分小さくすることができる。
この結果、水晶振動子5は、例えば、電子機器などの外部部材への実装レイアウトの自由度を広げることができる。
このことから、水晶振動子5は、第1実施形態と同様の効果に加えて、サーミスター20が水晶振動片10の長手方向と交差する方向に沿って、水晶振動片10と並んで配置されている第1実施形態と比較して、パッケージ30の上記長手方向(紙面左右方向)におけるサイズを、サーミスター20の配置スペース分小さくすることができる。
この結果、水晶振動子5は、例えば、電子機器などの外部部材への実装レイアウトの自由度を広げることができる。
なお、配線パターン435は、電極パッド33aに代えて電極パッド33bから引き出されていてもよい。この場合、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、配線パターン435は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、サーミスター20は、図示の位置よりも振動部11の先端側(紙面左側)に配置されていてもよく、水晶振動片10を挟んで、図示の位置の反対側に配置されていてもよい。
また、サーミスター20は、長手方向が水晶振動片10の長手方向と交差する方向に沿って配置されていてもよい。
また、配線パターン435は、電極パッド33a,33bのそれぞれから引き出されていてもよい。この場合も、内部配線パターンの引き回しは、適宜変更されることとなる。
また、サーミスター20は、図示の位置よりも振動部11の先端側(紙面左側)に配置されていてもよく、水晶振動片10を挟んで、図示の位置の反対側に配置されていてもよい。
また、サーミスター20は、長手方向が水晶振動片10の長手方向と交差する方向に沿って配置されていてもよい。
(第5実施形態)
次に、上述した振動デバイスを備えている電子機器として、携帯電話を一例に挙げて説明する。
図6は、第5実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
携帯電話700は、上記各実施形態及び変形例で述べた振動デバイスとしての水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えている携帯電話である。
図6に示す携帯電話700は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置701、複数の操作ボタン702、受話口703、及び送話口704を備えて構成されている。
これによれば、携帯電話700は、水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えていることから、上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
なお、携帯電話700の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプでもよい。
次に、上述した振動デバイスを備えている電子機器として、携帯電話を一例に挙げて説明する。
図6は、第5実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
携帯電話700は、上記各実施形態及び変形例で述べた振動デバイスとしての水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えている携帯電話である。
図6に示す携帯電話700は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置701、複数の操作ボタン702、受話口703、及び送話口704を備えて構成されている。
これによれば、携帯電話700は、水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えていることから、上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
なお、携帯電話700の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプでもよい。
上述した水晶振動子は、上記携帯電話700のような携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映された電子機器を提供することができる。
(第6実施形態)
次に、上述した振動デバイスを備えている移動体として、自動車を一例に挙げて説明する。
図7は、第6実施形態の自動車を示す模式斜視図である。
自動車800は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えている自動車である。自動車800は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置(例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ABS装置、電子制御式一定速度走行装置など)の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして用いている。
これによれば、自動車800は、水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えていることから、上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
次に、上述した振動デバイスを備えている移動体として、自動車を一例に挙げて説明する。
図7は、第6実施形態の自動車を示す模式斜視図である。
自動車800は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えている自動車である。自動車800は、上述した水晶振動子(1〜5のいずれか)を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置(例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ABS装置、電子制御式一定速度走行装置など)の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして用いている。
これによれば、自動車800は、水晶振動子(1〜5のいずれか)を備えていることから、上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
上述した水晶振動子は、上記自動車800に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体のタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態及び変形例で説明した効果が反映された移動体を提供することができる。
なお、水晶振動片10の形状は、図示した平板状のタイプに限定されるものではなく、中央部が厚く周辺部が薄いタイプ(コンベックスタイプ、ベベルタイプ、メサタイプ)、逆に中央部が薄く周辺部が厚いタイプ(逆メサタイプ)などでもよい。
また、振動片の材料としては、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)などの圧電体、またはシリコン(Si)などの半導体でもよい。
また、厚みすべり振動の駆動方法は、圧電体の圧電効果によるものの他に、クーロン力による静電駆動であってもよい。
また、振動片の材料としては、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)などの圧電体、またはシリコン(Si)などの半導体でもよい。
また、厚みすべり振動の駆動方法は、圧電体の圧電効果によるものの他に、クーロン力による静電駆動であってもよい。
なお、本実施形態の構成は、振動片と感温素子とが容器の別々の収容部(例えば、H型パッケージのような収容部)に搭載されているような形態にも適用できることはいうまでもない。具体的には、一方の収容部の振動片を支持する電極パッドから引き出された配線パターンが、導通ビアなどを介して他方の収容部に至り、収容されている感温素子と平面視で重なるように引き回されている構成となる。
1,2,3,4,5…振動デバイスとしての水晶振動子、10…振動片としての水晶振動片、11…振動部、12…基部、13…一方の主面、14…他方の主面、15,16…励振電極、15a,16a…引き出し電極、20…感温素子としてのサーミスター、21,22…電極、30…容器としてのパッケージ、31…容器本体としてのパッケージベース、31a…凹部、31b…搭載面としての内底面、31c…底部、31d…接合部材、32…リッド、33a,33b,34a,34b…電極パッド、35…配線パターン、36…外面としての外底面、37a,37b,37c,37d…電極端子、38a,38b,38c,38d…導通ビア、39a,39b,39c,39d…内部配線パターン、40…導電性接着剤、130…パッケージ、131…パッケージベース、132…リッド、132a…つば部、235…配線パターン、239a…内部配線パターン、335…配線パターン、339b,339c,339d…内部配線パターン、435…配線パターン、439b,439c,439d…内部配線パターン、700…電子機器としての携帯電話、701…液晶表示装置、702…操作ボタン、703…受話口、704…送話口、800…移動体としての自動車。
Claims (7)
- 振動片と、感温素子と、前記振動片及び前記感温素子を収容する容器とを備え、
前記容器の前記振動片が搭載されている搭載面には、前記振動片を支持する複数の電極パッドが設けられ、
少なくとも1つの前記電極パッドから引き出され、前記容器の前記搭載面を含む容器本体よりも熱伝導率が高い配線パターンが、平面視で前記感温素子と重なっていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項1において、
前記容器は、外面に複数の電極端子を備え、
前記配線パターンは、前記電極端子の少なくとも1つに接続されていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項1または請求項2において、
前記振動片は、一端部が前記電極パッドに支持され、
前記感温素子は、前記振動片の前記一端部側に沿って配置されていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項1または請求項2において、
前記振動片は、一端部が前記電極パッドに支持され、
前記感温素子は、前記振動片の前記一端部とは反対側の他端部側に沿って配置されていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記感温素子は、平面視で、前記振動片の長手方向に沿って、前記振動片と並んで配置されていることを特徴とする振動デバイス。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
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