本実施形態における水晶振動子は、図１〜図４に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の基板１１０ａの上面に接合された第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０と、基板１１０ａの下面に接合された感温素子１５０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体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、基板１１０ａの下面と実装枠体１６０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。このような水晶振動子は、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the crystal resonator in this embodiment includes a package 110, a first crystal element 120 and a second crystal element 130 bonded to the upper surface of the substrate 110 a of the package 110, The temperature sensing element 150 joined to the lower surface of the board | substrate 110a is included. The package 110 has a first recess K1 surrounded by the upper surface of the substrate 110a and the inner surface of the frame 110b. A second recess K2 surrounded by the lower surface of the substrate 110a and the inner surface of the mounting frame 160 is formed. Such a crystal resonator is used to output a reference signal used in an electronic device or the like.
基板１１０ａは、矩形状であり、基板１１０ａの上面に実装された二つの水晶素子であある第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０と、基板１１０ａの下面に実装された感温素子１５０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａの上面には、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０を実装するための電極パッド１１１が設けられており、基板１１０ａの下面には、感温素子１５０を実装するための接続パッド１１５が設けられている。また、基板１１０ａの上面には、図３に示すように、第一水晶素子１２０が実装される第二実装領域Ｙと第二水晶素子１３０が実装される第一実装領域Ｘが設けられている。
The substrate 110a has a rectangular shape, and includes a first crystal element 120 and a second crystal element 130 which are two crystal elements mounted on the upper surface of the substrate 110a, and a temperature sensitive element 150 mounted on the lower surface of the substrate 110a. It functions as a mounting member for mounting. An electrode pad 111 for mounting the first crystal element 120 and the second crystal element 130 is provided on the upper surface of the substrate 110a, and a connection pad for mounting the temperature sensitive element 150 on the lower surface of the substrate 110a. 115 is provided. Further, as shown in FIG. 3, a second mounting region Y on which the first crystal element 120 is mounted and a first mounting region X on which the second crystal element 130 is mounted are provided on the upper 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、絶縁層を一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、基板１１０ａの下面に設けられた接合端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３及びビア導体１１４が設けられている。また、基板１１０ａの表面には、下面に設けられた接続パッド１１５と、基板１１０ａの下面に設けられた接合端子１１２とを電気的に接続するための接続パターン１１６が設けられている。基板１１０ａの下面には、六つの接合端子１１２が設けられている。また、六つの接合端子１１２の内の二つは、第一水晶素子１２０と電気的に接続され、六つの接合端子１１２の内の他の二つは、第二水晶素子１３０と電気的に接続されている。また、六つの接合端子１１２の内の残りの二つは、感温素子１５０と電気的に接続されている。
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 an insulating layer or may be a laminate of a plurality of insulating layers. A wiring pattern 113 and a via conductor 114 for electrically connecting the electrode pad 111 provided on the upper surface and the bonding terminal 112 provided on the lower surface of the substrate 110a are provided on and inside the substrate 110a. Yes. Further, a connection pattern 116 for electrically connecting the connection pads 115 provided on the lower surface and the bonding terminals 112 provided on the lower surface of the substrate 110a is provided on the surface of the substrate 110a. Six junction terminals 112 are provided on the lower surface of the substrate 110a. Two of the six junction terminals 112 are electrically connected to the first crystal element 120, and the other two of the six junction terminals 112 are electrically connected to the second crystal element 130. Has been. Further, the remaining two of the six junction terminals 112 are electrically connected to the temperature sensing element 150.
第一実装領域Ｘは、図３に示すように、基板１１０ａの中心を通る線分Ｌと、線分Ｌと向かい合う辺である枠体１１０ｂの一方の短辺と、枠体１１０ｂの二つの長辺とで囲まれる領域である。また、第一実装領域Ｘには、枠体１１０ｂの内周側の長辺に沿って、第二水晶素子１３０を実装するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。
As shown in FIG. 3, the first mounting region X includes a line segment L passing through the center of the substrate 110a, one short side of the frame 110b that is a side facing the line segment L, and two long sides of the frame 110b. It is an area surrounded by sides. In the first mounting region X, a first electrode pad 111a and a second electrode pad 111b for mounting the second crystal element 130 are provided along the long side on the inner peripheral side of the frame 110b. .
また、第二実装領域Ｙは、図３に示すように、基板１１０ａの中心を通る線分Ｌと、線分Ｌと向かい合う辺である枠体１１０ｂの他方の短辺と、枠体１１０ｂの二つの長辺とで囲まれる領域である。第二実装領域Ｙには、枠体１１０ｂの内周側の長辺で、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１０ｂが設けられている一辺と向かい合う一辺に沿って、第一水晶素子１２０を実装するための第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄが設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the second mounting region Y includes a line segment L passing through the center of the substrate 110a, the other short side of the frame body 110b which is a side facing the line segment L, and two frames 110b. It is an area surrounded by two long sides. In the second mounting region Y, the first quartz crystal element 120 is disposed along one side facing the one side where the first electrode pad 111a and the second electrode pad 110b are provided on the long side on the inner peripheral side of the frame 110b. A third electrode pad 111c and a fourth electrode pad 111d are provided for mounting.
枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って配置され、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。枠体１１０ｂ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 frame 110b is disposed along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate 110a, and is for forming the first recess K1 on the upper surface of the substrate 110a. The frame 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is formed integrally with the substrate 110a.
電極パッド１１１は、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対ずつ計四つで設けられており、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３に示されているように基板１１０ａの上面に設けられた配線パターン１１３とビア導体１１４を介して、基板１１０ａの下面に設けられた接合端子１１２と電気的に接続されている。
The electrode pad 111 is for mounting the first crystal element 120 and the second crystal element 130. A total of four 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. 3, the electrode pad 111 is electrically connected to the bonding terminal 112 provided on the lower surface of the substrate 110a through the wiring pattern 113 and the via conductor 114 provided on the upper surface of the substrate 110a. ing.
電極パッド１１１は、図３に示すように、第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ、第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄによって構成されている。また、接合端子１１２は、図４（ａ）に示すように、第一接合端子１１２ａ、第二接合端子１１２ｂ、第三接合端子１１２ｃ、第四接合端子１１２ｄ、第五接合端子１１２ｅ及び第六接合端子１１２ｆによって構成されている。ビア導体１１４は、図３及び図４に示すように、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ、第三ビア導体１１４ｃ、第四ビア導体１１４ｄ及び第五ビア導体１１４ｅによって構成されている。また、配線パターン１１３は、図３及び図４に示すように、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ、第三配線パターン１１３ｃ、第四配線パターン１１３ｄ、第五配線パターン１１３ｅ、第六配線パターン１１３ｆ、第七配線パターン１１３ｇ及び第八配線パターン１１３ｈによって構成されている。導体部１１７は、第一導体部１１７ａ、第二導体部１１７ｂ、第三導体部１１７ｃ、第四導体部１１７ｄによって構成されている。
As shown in FIG. 3, the electrode pad 111 includes a first electrode pad 111a, a second electrode pad 111b, a third electrode pad 111c, and a fourth electrode pad 111d. In addition, as shown in FIG. 4A, the junction terminal 112 includes a first junction terminal 112a, a second junction terminal 112b, a third junction terminal 112c, a fourth junction terminal 112d, a fifth junction terminal 112e, and a sixth junction. The terminal 112f is used. As shown in FIGS. 3 and 4, the via conductor 114 includes a first via conductor 114a, a second via conductor 114b, a third via conductor 114c, a fourth via conductor 114d, and a fifth via conductor 114e. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the wiring pattern 113 includes a first wiring pattern 113a, a second wiring pattern 113b, a third wiring pattern 113c, a fourth wiring pattern 113d, a fifth wiring pattern 113e, and a sixth wiring. The pattern 113f, the seventh wiring pattern 113g, and the eighth wiring pattern 113h are configured. The conductor part 117 includes a first conductor part 117a, a second conductor part 117b, a third conductor part 117c, and a fourth conductor part 117d.
第一電極パッド１１１ａは、基板１１０ａに設けられた第一配線パターン１１３ａの一端と電気的に接続されている。また、第一配線パターン１１３ａの他端は、第一ビア導体１１４ａを介して、第五配線パターン１１３ｅの一端と接続されている。第五配線パターン１１３ｅの他端は、第一接合端子１１２ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第一接合端子１１２ａと電気的に接続されることになる。
The first electrode pad 111a is electrically connected to one end of the first wiring pattern 113a provided on the substrate 110a. The other end of the first wiring pattern 113a is connected to one end of the fifth wiring pattern 113e via the first via conductor 114a. The other end of the fifth wiring pattern 113e is electrically connected to the first joint terminal 112a. Therefore, the first electrode pad 111a is electrically connected to the first joint terminal 112a.
第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０ａに設けられた第二配線パターン１１３ｂの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二ビア導体１１４ｂを介して、第六配線パターン１１３ｆの一端と接続されている。第六配線パターン１１３ｆの他端は、第二接合端子１１２ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド１１１ｂは、第二接合端子１１２ｂと電気的に接続されることになる。
The second electrode pad 111b is electrically connected to one end of the second wiring pattern 113b provided on the substrate 110a. The other end of the second wiring pattern 113b is connected to one end of the sixth wiring pattern 113f through the second via conductor 114b. The other end of the sixth wiring pattern 113f is electrically connected to the second joint terminal 112b. Therefore, the second electrode pad 111b is electrically connected to the second bonding terminal 112b.
第三電極パッド１１１ｃは、基板１１０ａに設けられた第三配線パターン１１３ｃの一端と電気的に接続されている。また、第三配線パターン１１３ｃの他端は、第三ビア導体１１４ｃを介して、第七配線パターン１１３ｇの一端と接続されている。第七配線パターン１１３ｇの他端は、第三接合端子１１２ｃと電気的に接続されている。よって、第三電極パッド１１１ｃは、第三接合端子１１２ｃと電気的に接続されることになる。
The third electrode pad 111c is electrically connected to one end of the third wiring pattern 113c provided on the substrate 110a. The other end of the third wiring pattern 113c is connected to one end of the seventh wiring pattern 113g through the third via conductor 114c. The other end of the seventh wiring pattern 113g is electrically connected to the third junction terminal 112c. Therefore, the third electrode pad 111c is electrically connected to the third bonding terminal 112c.
第四電極パッド１１１ｄは、基板１１０ａに設けられた第四配線パターン１１３ｄの一端と電気的に接続されている。また、第四配線パターン１１３ｄの他端は、第四ビア導体１１４ｄを介して、第八配線パターン１１３ｈの一端と接続されている。第八配線パターン１１３ｈの他端は、電気的に接続されている。よって、第四電極パッド１１１ｄは、第四接合端子１１２ｄと電気的に接続されることになる。
The fourth electrode pad 111d is electrically connected to one end of a fourth wiring pattern 113d provided on the substrate 110a. The other end of the fourth wiring pattern 113d is connected to one end of the eighth wiring pattern 113h through a fourth via conductor 114d. The other end of the eighth wiring pattern 113h is electrically connected. Therefore, the fourth electrode pad 111d is electrically connected to the fourth joint terminal 112d.
また、第一水晶素子１２０が実装された第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄと、第二水晶素子１３０が実装された第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１２ｂとが、枠体内の内周側の対向する辺に沿ってそれぞれ設けられている。このようにすることによって、後述する感温素子１５０が実装される接続パッド１１５に対して、基板１１０ａの両側から挟みこむようにして熱が伝わるようになるため、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子の温度と感温素子との温度との差をさらに低減することができる。
In addition, the third electrode pad 111c and the fourth electrode pad 111d on which the first crystal element 120 is mounted, and the first electrode pad 111a and the second electrode pad 112b on which the second crystal element 130 are mounted are included in the frame. It is provided along the opposite sides on the inner peripheral side. By doing so, heat is transmitted to the connection pad 115 on which the temperature sensing element 150 described later is mounted from both sides of the substrate 110a. Therefore, the first crystal element 120 and the second crystal element The difference between the temperature and the temperature of the temperature sensitive element can be further reduced.
接合端子１１２は、電子機器等の実装基板（図示せず）と電気的に接合するために用いられる。接合端子１１２は、基板１１０ａの下面に六つで設けられている。六つの接合端子１１２の内の四つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた四つの電極パッド１１１とそれぞれ電気的に接続されている。また、接合端子１１２の内の残りの２つの端子は、接続パッド１１５と電気的に接続されている。また、第六接合端子１１２ｆは、第五ビア導体１１４ｅを介して、封止用導体パターン１１８と電気的に接続されている。
The joining terminal 112 is used for electrically joining a mounting board (not shown) such as an electronic device. Six junction terminals 112 are provided on the lower surface of the substrate 110a. Four of the six junction terminals 112 are electrically connected to four electrode pads 111 provided on the upper surface of the substrate 110a. Further, the remaining two terminals of the junction terminals 112 are electrically connected to the connection pads 115. The sixth joint terminal 112f is electrically connected to the sealing conductor pattern 118 through the fifth via conductor 114e.
配線パターン１１３は、基板１１０ａの表面に設けられ、電極パッド１１１から近傍のビア導体１１４又に向けて引き出されている。また、配線パターン１１３は、図４に示すように、第一配線パターン１１３ａ、第二配線パターン１１３ｂ、第三配線パターン１１３ｃ、第四配線パターン１１３ｄ、第五配線パターン１１３ｅ、第六配線パターン１１３ｆ、第七配線パターン１１３ｇ及び第八配線パターン１１３ｈによって構成されている。
The wiring pattern 113 is provided on the surface of the substrate 110a, and is drawn out from the electrode pad 111 toward the neighboring via conductor 114. As shown in FIG. 4, the wiring pattern 113 includes a first wiring pattern 113a, a second wiring pattern 113b, a third wiring pattern 113c, a fourth wiring pattern 113d, a fifth wiring pattern 113e, a sixth wiring pattern 113f, The seventh wiring pattern 113g and the eighth wiring pattern 113h are configured.
ビア導体１１４は、基板１１０ａの内部に設けられ、その両端は、配線パターン１１３、接続パターン１１６又は、封止用導体パターン１１８と電気的に接続されている。ビア導体１１４は、基板１１０ａに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。また、ビア導体１１４は、図３及び図４に示すように、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ、第三ビア導体１１４ｃ、第四ビア導体１１４ｄ及び第５ビア導体１１４ｅによって構成されている。
The via conductor 114 is provided inside the substrate 110a, and both ends thereof are electrically connected to the wiring pattern 113, the connection pattern 116, or the sealing conductor pattern 118. The via conductor 114 is provided by filling a conductor in a through hole provided in the substrate 110a. As shown in FIGS. 3 and 4, the via conductor 114 includes a first via conductor 114 a, a second via conductor 114 b, a third via conductor 114 c, a fourth via conductor 114 d, and a fifth via conductor 114 e. Yes.
接続パッド１１５は、矩形状であり、後述する感温素子１５０を実装するために用いられている。接続パッド１１５は、基板１１０ａの下面の中心付近に隣接するようにして、一対で設けられている。また、接続パッド１１５は、図４に示すように、第一接続パッド１１５ａ及び第二接続パッド１１５ｂによって構成されている。導電性接合材１８０は、接続パッド１１５の下面と感温素子１５０の接続端子１５１との間に設けられている。また、導電性接合材１８０は、接続パッド１１５から感温素子１５０の接続端子１５１に向かって徐々に厚みが増すように傾斜が形成されている。つまり、接続パッド１１５には、導電性接合材１８０のフィレットが形成されることになる。このようにフィレットが形成されることにより、感温素子１５０は、接続パッド１１５との接合強度を向上させることができる。
The connection pad 115 has a rectangular shape and is used for mounting a temperature sensing element 150 described later. A pair of connection pads 115 are provided so as to be adjacent to the vicinity of the center of the lower surface of the substrate 110a. Further, as shown in FIG. 4, the connection pad 115 includes a first connection pad 115a and a second connection pad 115b. The conductive bonding material 180 is provided between the lower surface of the connection pad 115 and the connection terminal 151 of the temperature sensitive element 150. In addition, the conductive bonding material 180 is inclined so that the thickness gradually increases from the connection pad 115 toward the connection terminal 151 of the temperature-sensitive element 150. That is, a fillet of the conductive bonding material 180 is formed on the connection pad 115. By forming the fillet in this way, the thermosensitive element 150 can improve the bonding strength with the connection pad 115.
第一接続パッド１１５ａは、平面視して、第一水晶素子１２０と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、第一水晶素子１２０から伝わる熱が、直下にある基板１１０ａを介して第一接続パッド１１５ａに伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすることができるので、第一水晶素子１２０の温度と感温素子１５０の温度とが近似することになり、感温素子１５０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の第一水晶素子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 first connection pad 115a is provided at a position overlapping the first crystal element 120 in plan view. By doing in this way, the heat transmitted from the first crystal element 120 is transmitted to the first connection pad 115a through the substrate 110a located immediately below. Therefore, since such a crystal resonator can further shorten the heat conduction path, the temperature of the first crystal element 120 and the temperature of the temperature sensitive element 150 are approximated, and the temperature is output from the temperature sensitive element 150. It is possible to further reduce the difference between the temperature obtained by converting the converted voltage and the actual temperature around the first crystal element 120.
また、第二接続パッド１１５ｂは、平面視して、第二水晶素子１３０と重なる位置に設けられている。このようにすることによって、第二水晶素子１３０から伝わる熱が、直下にある基板１１０ａを介して第二接続パッド１１５ｂに伝わることになる。よって、このような水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすることができるので、第二水晶素子１３０の温度と感温素子１５０の温度とが近似することになり、感温素子１５０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の第二水晶素子１３０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 connection pad 115b is provided at a position overlapping the second crystal element 130 in plan view. By doing so, the heat transmitted from the second crystal element 130 is transmitted to the second connection pad 115b through the substrate 110a located immediately below. Therefore, since such a crystal resonator can further shorten the heat conduction path, the temperature of the second crystal element 130 and the temperature of the temperature sensing element 150 are approximated, and the output from the temperature sensing element 150 is achieved. It is possible to further reduce the difference between the temperature obtained by converting the converted voltage and the actual temperature around the second crystal element 130.
第一接続パッド１１５ａと第六接合端子１１２ｆとは、基板１１０ａの下面に設けられた第一接続パターン１１６ａにより接続されている。この第六接合端子１１２ｆは、電子機器等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（図示せず）と実装枠体１６０の第六外部端子１６２ｆを介して接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、感温素子１５０の第一接続端子１５１ａは、基準電位であるグランドに接続されることになる。また、第二接続パッド１１５ｂと第五接合端子１１２ｅは、基板１１０ａの下面に設けられた第二接続パターン１１６ｂにより接続されている。
The first connection pad 115a and the sixth joint terminal 112f are connected by a first connection pattern 116a provided on the lower surface of the substrate 110a. The sixth junction terminal 112f is connected to a mounting pad (not shown) connected to a ground that is a reference potential on a mounting board of an electronic device or the like via a sixth external terminal 162f of the mounting frame 160. This serves as a ground terminal. Therefore, the first connection terminal 151a of the temperature sensitive element 150 is connected to the ground that is the reference potential. The second connection pad 115b and the fifth joint terminal 112e are connected by a second connection pattern 116b provided on the lower surface of the substrate 110a.
接続パターン１１６は、基板１１０ａの下面に設けられ、接続パッド１１５から近傍のビア導体１１４に向けて引き出されている。また、接続パターン１１６は、図４（ａ）に示すように、第一接続パターン１１６ａ及び第二接続パターン１１６ｂによって構成されている。第一接続パターン１１６ａの長さと第二接続パターン１１６ｂの長さは、略等しい長さとなる。ここで、略等しい長さとは、基板１１０ａの下面に設けられた第一接続パターン１１６ａの長さと基板１１０ａの下面に設けられた第二接続パターン１１６ｂの長さとの差が０〜２００μｍ異なるものを含むものとする。接続パターン１１６の長さは、各接続パターン１１６の中心を通る直線の長さを測定したものとする。つまり、第一接続パターン１１６ａの配線長と、第二接続パターン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、感温素子１５０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。
The connection pattern 116 is provided on the lower surface of the substrate 110a, and is drawn out from the connection pad 115 toward the nearby via conductor 114. Further, as shown in FIG. 4A, the connection pattern 116 includes a first connection pattern 116a and a second connection pattern 116b. The length of the first connection pattern 116a and the length of the second connection pattern 116b are substantially equal. Here, the substantially equal length means that the difference between the length of the first connection pattern 116a provided on the lower surface of the substrate 110a and the length of the second connection pattern 116b provided on the lower surface of the substrate 110a is different by 0 to 200 μm. Shall be included. The length of the connection pattern 116 is obtained by measuring the length of a straight line passing through the center of each connection pattern 116. That is, when the wiring length of the first connection pattern 116a and the wiring length of the second connection pattern 116b are substantially equal, the generated resistance values are equal, and the load resistance applied to the temperature sensing element 150 is also uniform. Therefore, it becomes possible to output a voltage stably.
導体部１１７は、基板１１０ａの下面に設けられた接合端子１１２と実装枠体１６０の上面に設けられた接合パッド１６１とを導電性接合材１８０を介して接合する際に、導電性接合材１８０が実装枠体１６０の接合パッド１６１から基板１１０ａの導体部１１７に向かって徐々に厚みが増すような傾斜であるフィレットを形成するためのものである。このようにフィレットを形成することで、基板１１０ａと実装枠体１６０との接合強度を向上させることができる。導体部１１７は、基板１１０の角部に設けられた切れ込みの内部に設けられている。導体部１１７は、第一導体部１１７ａ、第二導体部１１７ｂ、第三導体部１１７ｃ及び第四導体部１１７ｄによって構成されている。
The conductor portion 117 is formed when the bonding terminal 112 provided on the lower surface of the substrate 110 a and the bonding pad 161 provided on the upper surface of the mounting frame 160 are bonded via the conductive bonding material 180. This is for forming a fillet having an inclination such that the thickness gradually increases from the bonding pad 161 of the mounting frame 160 toward the conductor portion 117 of the substrate 110a. By forming the fillet in this way, the bonding strength between the substrate 110a and the mounting frame 160 can be improved. The conductor portion 117 is provided inside a notch provided in a corner portion of the substrate 110. The conductor part 117 includes a first conductor part 117a, a second conductor part 117b, a third conductor part 117c, and a fourth conductor part 117d.
封止用導体パターン１１８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１１８は、枠体１１０ｂの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１８は、図３及び図４に示すように、基板１１０ａ及び枠体１１０ｂ内に設けられた第五ビア導体１１４ｅを介して、第六接合端子１１２ｆと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１８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、枠体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 conductor pattern 118 for sealing plays a role of improving the wettability of the sealing member 141 when joining via the lid 140 and the sealing member 141. The sealing conductor pattern 118 is provided so as to surround the upper surface of the frame 110b. As shown in FIGS. 3 and 4, the sealing conductor pattern 118 is electrically connected to the sixth junction terminal 112f via a fifth via conductor 114e provided in the substrate 110a and the frame 110b. Yes. The sealing conductor pattern 118 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, for example, tungsten or molybdenum so as to surround the upper surface of the frame 110b in an annular shape Has been.
ここで、基板１１０ａの作製方法について説明する。基板１１０ａがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、接合端子１１２、配線パターン１１３、ビア導体１１４、接続パッド１１５、接続パターン１１６、導体部１１７及び封止用導体パターン１１８となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a method for manufacturing the substrate 110a will be described. When the substrate 110a is made of alumina ceramic, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. In addition, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through-hole previously punched by punching the ceramic green sheet by screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded and fired at a high temperature. Finally, a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, the electrode pad 111, the bonding terminal 112, the wiring pattern 113, the via conductor 114, the connection pad 115, the connection pattern 116, the conductor portion 117, and the sealing conductor pattern 118 are obtained. It is produced by applying nickel plating, gold plating, silver palladium or the like to the part. Moreover, the conductor paste is comprised from the sintered compact etc. of metal powders, such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or silver palladium, for example.
実装枠体１６０は、基板１１０ａの下面と接合され、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。実装枠体１６０は、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性基板からなり、基板１１０ａの下面と導電性接合材１８０を介して接合される。実装枠体１６０の内部には、上面に設けられた接合パッド１６１と、実装枠体１６０の下面に設けられた外部端子１６２とを電気的に接続するための導電部１６３が設けられている。実装枠体１６０の上面には、六つの接合パッド１６１が設けられ、下面には、六つの外部端子１６２が設けられている。六つの外部端子１６２の内の二つが、第一水晶素子１２０と電気的に接続されて、第一水晶素子１２０の入出力端子として用いられる。六つの外部端子１６２の内の他の二つが、第二水晶素子１３０と電気的に接続されて、第一水晶素子１３０の入出力端子として用いられる。また、六つの外部端子１６２の内の残りの二つが、感温素子１５０と電気的に接続されている。また、第一水晶素子１２０と電気的に接続されている第一外部端子１６２ａ及び第二外部端子１６２ｂは、実装枠体１６０の一辺に沿って隣接するように設けられている。また、第二水晶素子１３０と電気的に接続されている第三外部端子１６２ｃ及び第四外部端子１６２ｄは、実装枠体１６０の一辺と向かう合う辺に沿って隣接するように設けられている。また、感温素子１５０と電気的に接続されている第五外部端子１６２ｅは、一辺と直交する辺の第一外部端子１６２ａと第三外部端子１６２ｃの間に位置するように設けられている。感温素子１５０と電気的に接続されている第六外部端子１６２ｆは、一辺と直交する辺と向かい合う辺の第二外部端子１６２ｂと第四外部端子１６２ｄの間に位置するように設けられている。
The mounting frame 160 is bonded to the lower surface of the substrate 110a, and is for forming the second recess K2 on the lower surface of the substrate 110a. The mounting frame 160 is made of, for example, an insulating substrate such as a glass epoxy resin, and is bonded to the lower surface of the substrate 110 a via a conductive bonding material 180. Inside the mounting frame 160, a conductive portion 163 for electrically connecting a bonding pad 161 provided on the upper surface and an external terminal 162 provided on the lower surface of the mounting frame 160 is provided. Six bonding pads 161 are provided on the upper surface of the mounting frame 160, and six external terminals 162 are provided on the lower surface. Two of the six external terminals 162 are electrically connected to the first crystal element 120 and used as input / output terminals of the first crystal element 120. The other two of the six external terminals 162 are electrically connected to the second crystal element 130 and used as input / output terminals of the first crystal element 130. The remaining two of the six external terminals 162 are electrically connected to the temperature sensing element 150. The first external terminal 162 a and the second external terminal 162 b that are electrically connected to the first crystal element 120 are provided so as to be adjacent along one side of the mounting frame 160. Further, the third external terminal 162c and the fourth external terminal 162d that are electrically connected to the second crystal element 130 are provided so as to be adjacent to each other along a side that faces one side of the mounting frame 160. The fifth external terminal 162e that is electrically connected to the temperature sensing element 150 is provided so as to be positioned between the first external terminal 162a and the third external terminal 162c on the side orthogonal to the one side. The sixth external terminal 162f electrically connected to the temperature sensing element 150 is provided so as to be positioned between the second external terminal 162b and the fourth external terminal 162d on the side facing the side orthogonal to the one side. .
接合パッド１６１は、基板１１０ａの接合端子１１２と導電性接合材１８０を介して電気的に接合するためのものである。接合パッド１６１は、図５に示すように、第一接合パッド１６１ａ、第二接合パッド１６１ｂ、第三接合パッド１６１ｃ、第四接合パッド１６１ｄ、第五接合パッド１６１ｅ及び第六接合パッド１６１ｆによって構成されている。また、外部端子１６２は、図５に示すように第一外部端子１６２ａ、第二外部端子１６２ｂ、第三外部端子１６２ｃ、第四外部端子１６２ｄ、第五外部端子１６２ｅ及び第六外部端子１６２ｆによって構成されている。導電部１６３は、第一導電部１６３ａ、第二導電部１６３ｂ、第三導電部１６３ｃ及び第四導電部１６３ｄ、第五導電部１６３ｅ及び第六導電部１６３ｆによって構成されている。第一接合パッド１６１ａは、第一導電部１６３ａを介して、第一外部端子１６２ａと電気的に接続され、第二接合パッド１６１ｂは、第二導電部１６３ｂを介して、第二外部端子１６２ｂと電気的に接続されている。第三接合パッド１６１ｃは、第三導電部１６３ｃを介して、第三外部端子１６２ｃと電気的に接続され、第四接合パッド１６１ｄは、第四導電部１６３ｄを介して、第四外部端子１６２ｄと電気的に接続されている。また、第五接合パッド１６１ｅは、第五導電部１６３ｅを介して、第五外部端子１６２ｅと電気的に接続され、第六接合パッド１６１ｆは、第六導電部１６３ｆを介して、第六外部端子１６２ｆと電気的に接続されている。
The bonding pad 161 is for electrically bonding to the bonding terminal 112 of the substrate 110 a via the conductive bonding material 180. As shown in FIG. 5, the bonding pad 161 includes a first bonding pad 161a, a second bonding pad 161b, a third bonding pad 161c, a fourth bonding pad 161d, a fifth bonding pad 161e, and a sixth bonding pad 161f. ing. As shown in FIG. 5, the external terminal 162 includes a first external terminal 162a, a second external terminal 162b, a third external terminal 162c, a fourth external terminal 162d, a fifth external terminal 162e, and a sixth external terminal 162f. Has been. The conductive portion 163 includes a first conductive portion 163a, a second conductive portion 163b, a third conductive portion 163c, a fourth conductive portion 163d, a fifth conductive portion 163e, and a sixth conductive portion 163f. The first bonding pad 161a is electrically connected to the first external terminal 162a via the first conductive portion 163a, and the second bonding pad 161b is connected to the second external terminal 162b via the second conductive portion 163b. Electrically connected. The third bonding pad 161c is electrically connected to the third external terminal 162c via the third conductive portion 163c, and the fourth bonding pad 161d is connected to the fourth external terminal 162d via the fourth conductive portion 163d. Electrically connected. The fifth bonding pad 161e is electrically connected to the fifth external terminal 162e via the fifth conductive portion 163e, and the sixth bonding pad 161f is connected to the sixth external terminal via the sixth conductive portion 163f. 162f is electrically connected.
外部端子１６２は、電子機器等の実装基板に実装するためのものである。外部端子１６２は、実装枠体１６０の下面に六つ設けられている。外部端子１６２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂとそれぞれ電気的に接続されている。また、外部端子１６２の内の他の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄとそれぞれ電気的に接続されている。外部端子１６２の内の残りの二つの端子は、基板１１０ａの下面に設けられた一対の接続パッド１１５と電気的に接続されている。また、第六外部端子１６２ｆは、電子機器等の実装基板上の基準電位であるグランド電位と接続されている実装パッドと接続されている。これにより、封止用導体パターン１１８に接合された蓋体１４０が第六接合端子１１２ｆを介してグランド電位となっている第六外部端子１６２ｆ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。
The external terminal 162 is for mounting on a mounting board such as an electronic device. Six external terminals 162 are provided on the lower surface of the mounting frame 160. Two of the external terminals 162 are electrically connected to the first electrode pad 111a and the second electrode pad 111b provided on the upper surface of the substrate 110a, respectively. The other two terminals of the external terminals 162 are electrically connected to the third electrode pad 111c and the fourth electrode pad 111d provided on the upper surface of the substrate 110a, respectively. The remaining two terminals of the external terminals 162 are electrically connected to a pair of connection pads 115 provided on the lower surface of the substrate 110a. The sixth external terminal 162f is connected to a mounting pad connected to a ground potential that is a reference potential on a mounting board of an electronic device or the like. As a result, the lid 140 joined to the sealing conductor pattern 118 is connected to the sixth external terminal 162f having the ground potential via the sixth joint terminal 112f. Therefore, the shielding property in the 1st recessed part K1 by the cover body 140 improves.
導電部１６３は、基板１１０ａの上面の接合パッド１６１と、下面の外部端子１６２を電気的に接続するためのものである。導電部１６３は、実装枠体１６０の四隅及び実装枠体１６０下面にある長辺の中間である二箇所に貫通孔を設け、貫通孔内に導電部材を充填し、その上面を接合パッド１６１で塞ぎ、その下面を外部端子１６２で塞ぐことにより形成されている。
The conductive portion 163 is for electrically connecting the bonding pad 161 on the upper surface of the substrate 110a and the external terminal 162 on the lower surface. The conductive portion 163 is provided with through holes at two locations in the middle of the long sides on the four corners of the mounting frame body 160 and the lower surface of the mounting frame body 160, the conductive material is filled in the through holes, and the upper surface thereof is bonded to the bonding pad 161 It is formed by closing and closing the lower surface with an external terminal 162.
第二凹部Ｋ２の開口部の形状は、平面視して、矩形状となっている。ここで基板１１０ａを平面視したときの長辺の寸法が、１．２〜２．５ｍｍであり、短辺の寸法が、１．０〜２．０ｍｍである場合を例にして、第二凹部Ｋ２の開口部の大きさを説明する。第二凹部Ｋ２の長辺の長さは、０．６〜１．２ｍｍであり、短辺の長さは、０．３〜１．０ｍｍとなっている。
The shape of the opening of the second recess K2 is a rectangular shape in plan view. Here, taking the case where the long side dimension of the substrate 110a in plan view is 1.2 to 2.5 mm and the short side dimension is 1.0 to 2.0 mm, the second concave portion is taken as an example. The size of the opening of K2 will be described. The length of the long side of the second recess K2 is 0.6 to 1.2 mm, and the length of the short side is 0.3 to 1.0 mm.
実装枠体１６０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接合材１８０は、例えばディスペンサ及びスクリーン印刷によって第一接合パッド１６１ａ、第二接合パッド１６１ｂ、第三接合パッド１６１ｃ及び第四接合パッド１６１ｄ上に塗布される。基板１１０ａは、基板１１０ａの接合端子１１２が実装枠体１６０に設けられた接合パッド上に設けられた導電性接合材１８０上に位置するようにして搬送され、導電性接合材１８０上に載置される。そして導電性接合材１８０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。これによって、基板１１０ａの接合端子１１２は、接合パッド１６１に接合される。つまり、基板１１０ａの第一接合端子１１２ａは、導電性接合材１８０を介して、第一接合パッド１６１ａと接合され、基板１１０ａの第二接合端子１１２ｂは、導電性接合材１８０を介して、第二接合パッド１６１ｂと接合される。また、基板１１０ａの第三接合端子１１２ｃは、導電性接合材１８０を介して、第三接合パッド１６１ｃと接合され、基板１１０ａの第四接合端子１１２ｄは、導電性接合材１８０を介して、第四接合パッド１６１ｄと接合される。また、基板１１０ａの第五接合端子１１２ｅは、導電性接合材１８０を介して、第五接合パッド１６１ｃと接合され、基板１１０ａの第六接合端子１１２ｆは、導電性接合材１８０を介して、第六接合パッド１６１ｆと接合される。
A method for joining the mounting frame 160 to the substrate 110a will be described. First, the conductive bonding material 180 is applied onto the first bonding pad 161a, the second bonding pad 161b, the third bonding pad 161c, and the fourth bonding pad 161d by, for example, a dispenser and screen printing. The substrate 110 a is transported so that the bonding terminals 112 of the substrate 110 a are positioned on the conductive bonding material 180 provided on the bonding pads provided on the mounting frame 160, and placed on the conductive bonding material 180. Is done. The conductive bonding material 180 is cured and contracted by being heated and cured. As a result, the bonding terminal 112 of the substrate 110a is bonded to the bonding pad 161. That is, the first bonding terminal 112a of the substrate 110a is bonded to the first bonding pad 161a via the conductive bonding material 180, and the second bonding terminal 112b of the substrate 110a is bonded to the first bonding pad 161a via the conductive bonding material 180. Bonded to the two bonding pads 161b. In addition, the third bonding terminal 112c of the substrate 110a is bonded to the third bonding pad 161c via the conductive bonding material 180, and the fourth bonding terminal 112d of the substrate 110a is bonded to the first bonding terminal 180c via the conductive bonding material 180. Bonded to the four bonding pads 161d. Further, the fifth bonding terminal 112e of the substrate 110a is bonded to the fifth bonding pad 161c via the conductive bonding material 180, and the sixth bonding terminal 112f of the substrate 110a is bonded to the fifth bonding pad 161c via the conductive bonding material 180. Bonded to the six bonding pads 161f.
また、基板１１０ａの接合端子１１２と実装枠体１６０の接合パッド１６１とを導電性接合材１８０を介して接合されることで、図２に示すように、基板１１０ａと実装枠体１６０との間に導電性接合材１８０の厚みと、接合端子１１２と接合パッド１６１の厚を足した分の間隙部Ｈが設けられる。これにより、例えば、本実施形態の水晶振動子が電子機器等の実装基板に実装されている場合に、この実装基板に実装されている他のパワーアンプ等の電子部品が発熱し、その熱が実装基板を介して第二凹部Ｋ２内に伝わったとしても、その熱によって熱せられた空気が第二凹部Ｋ２内にこもらずに、間隙部Ｈを通じて熱せられた空気が外部に出されると共に、外部の空気が間隙部Ｈを通じて第二凹部Ｋ２内に入り込むので、第二凹部Ｋ２内に感温素子１５０に対して熱の影響が緩和することができる。また、接合端子１１２と接合パッド１６１とを接合し、実装枠体１６０の上面と基板１１０ａの下面との間に間隙部Ｈを形成することで、電子機器を構成する実装基板からの熱が基板１１０ａへ移動する量を間隙部Ｈがない場合と比較し、抑えることができ、感温素子１５０に対する熱の影響を緩和することができる。よって、このような水晶振動子は、感温素子１５０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の周囲の温度との差異をさらに低減することができる。
Further, the bonding terminal 112 of the substrate 110a and the bonding pad 161 of the mounting frame body 160 are bonded via the conductive bonding material 180, so that the gap between the substrate 110a and the mounting frame body 160 is as shown in FIG. In addition, a gap portion H corresponding to the sum of the thickness of the conductive bonding material 180 and the thickness of the bonding terminal 112 and the bonding pad 161 is provided. Thereby, for example, when the crystal resonator of the present embodiment is mounted on a mounting substrate such as an electronic device, other electronic components such as power amplifiers mounted on the mounting substrate generate heat, and the heat Even if the air is transmitted into the second recess K2 via the mounting substrate, the air heated by the heat is not trapped in the second recess K2, and the heated air is discharged to the outside through the gap H. Since the air enters the second recess K2 through the gap H, the influence of heat on the temperature sensitive element 150 can be reduced in the second recess K2. In addition, the bonding terminal 112 and the bonding pad 161 are bonded to each other, and the gap H is formed between the upper surface of the mounting frame 160 and the lower surface of the substrate 110a, so that heat from the mounting substrate constituting the electronic device is transferred to the substrate. Compared with the case where there is no gap H, the amount of movement to 110a can be suppressed, and the influence of heat on the temperature sensitive element 150 can be reduced. Therefore, in such a crystal resonator, the difference between the temperature obtained by converting the voltage output from the temperature sensing element 150 and the actual temperature around the first crystal element 120 and the second crystal element 130 is different. Can be further reduced.
ここで、実装枠体１６０の作製方法について説明する。実装枠体１６０がガラスエポキシ樹脂である場合は、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによって製作される。また、導体パターンの所定部位、具体的には、接合パッド１６１及び外部端子１６２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂から成る樹脂シート上に、所定の形状に加工した銅箔を転写し、銅箔が転写された樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。また、導電部１６３は、導体ペーストの印刷またはめっき法によって樹脂シートに形成した貫通孔の内面に導体を被着形成するか、貫通孔に導体を充填して形成する。このような導電部１６３は、例えば金属箔または金属柱を樹脂成形によって一体化させたり、スパッタリング法，蒸着法等を用いて被着させたりすることで形成される。
Here, a method for manufacturing the mounting frame 160 will be described. When the mounting frame 160 is made of glass epoxy resin, it is manufactured by impregnating a base material made of glass fiber with an epoxy resin precursor and thermally curing the epoxy resin precursor at a predetermined temperature. In addition, a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, the bonding pad 161 and the external terminal 162, for example, transfer a copper foil processed into a predetermined shape onto a resin sheet made of glass epoxy resin, and the copper foil is transferred. The formed resin sheets are laminated and bonded with an adhesive. The conductive portion 163 is formed by depositing a conductor on the inner surface of a through hole formed in the resin sheet by printing or plating a conductive paste, or by filling the through hole with a conductor. Such a conductive portion 163 is formed by, for example, integrating a metal foil or a metal column by resin molding, or depositing it using a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.
第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０は、図１及び図２に示されているように、導電性接着剤１４０を介して電極パッド１１１上に接合されている。第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０は、安定した機械振動と圧電効果により、電子機器等の基準信号を発振する役割を果たしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first crystal element 120 and the second crystal element 130 are bonded onto the electrode pad 111 via a conductive adhesive 140. The first crystal element 120 and the second crystal element 130 serve to oscillate a reference signal of an electronic device or the like by stable mechanical vibration and a piezoelectric effect.
また、第一水晶素子１２０は、図１及び図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及び引き出し電極１２３を被着させた構造を有している。水晶素板１２１は、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とからなり互いに直交する結晶軸を有しており、例えば、略矩形形状の平板状となっている。水晶素板１２１の主面は、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面と平行となっており、例えば、約３７°回転させた面と平行となっている。水晶素板１２１の側面の一部には、Ｚ軸と垂直なｍ面が形成されている。ｍ面は、主面との角度が９０°と回転角度とを合わせた角度をなしており、例えば、約１２３°となっている。つまり、第一水晶素子１２０が、ＡＴカットした水晶素板１２１を用いたＡＴカット型水晶素子である。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the first crystal element 120 has a structure in which an excitation electrode 122 and an extraction electrode 123 are attached to the upper surface and the lower surface of the crystal base plate 121, respectively. ing. The quartz base plate 121 has crystal axes that are orthogonal to each other, which are composed of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis, for example, a substantially rectangular flat plate shape. The main surface of the quartz base plate 121 is parallel to a surface obtained by rotating a surface parallel to the X axis and the Z axis counterclockwise around the X axis as viewed in the negative direction of the X axis. For example, it is parallel to the surface rotated about 37 °. An m-plane perpendicular to the Z-axis is formed on a part of the side surface of the quartz base plate 121. The m-plane has an angle of 90 ° and the rotation angle with the main surface, for example, about 123 °. That is, the first crystal element 120 is an AT-cut type crystal element using an AT-cut crystal base plate 121.
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。励振用電極１２２は、上面に第一励振用電極１２２ａと、下面に第二励振用電極１２２ｂを備えている。引き出し電極１２３は、励振用電極１２２から水晶素板１２１の一辺に向かってそれぞれ延出されている。引き出し電極１２３は、上面に第一引き出し電極１２３ａと、下面に第二引き出し電極１２３ｂとを備えている。第一引き出し電極１２３ａは、第一励振用電極１２２ａから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。第二引き出し電極１２３ｂは、第二励振用電極１２２ｂから引き出されており、水晶素板１２１の一辺に向かって延出するように設けられている。つまり、引き出し電極１２３は、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。また、本実施形態においては、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂと接続されている第一水晶素子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持ち支持構造にて第一水晶素子１２０が基板１１０ａ上に固定されている。
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 excitation electrode 122 includes a first excitation electrode 122a on the upper surface and a second excitation electrode 122b on the lower surface. The extraction electrode 123 extends from the excitation electrode 122 toward one side of the crystal base plate 121. The extraction electrode 123 includes a first extraction electrode 123a on the upper surface and a second extraction electrode 123b on the lower surface. The first extraction electrode 123 a is extracted from the first excitation electrode 122 a and is provided so as to extend toward one side of the crystal base plate 121. The second extraction electrode 123 b is extracted from the second excitation electrode 122 b and is provided so as to extend toward one side of the crystal base plate 121. That is, the extraction electrode 123 is provided in a shape along the long side or the short side of the quartz base plate 121. In the present embodiment, one end of the first crystal element 120 connected to the first electrode pad 111a and the second electrode pad 111b is a fixed end connected to the upper surface of the substrate 110a, and the other end is the upper surface of the substrate 110a. The first quartz crystal element 120 is fixed on the substrate 110a by a cantilevered support structure having a free end with a gap therebetween.
ここで、第一水晶素子１２０の動作について説明する。第一水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が引き出し電極１２３から励振用電極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 first crystal element 120 will be described. In the first crystal element 120, when an alternating voltage from the outside is applied from the extraction electrode 123 to the crystal element plate 121 via the excitation electrode 122, the crystal element plate 121 is excited in a predetermined vibration mode and frequency. It has become.
ここで、第一水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、第一水晶素子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、第一水晶素子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、引き出し電極１２３を形成することにより作製される。
Here, a manufacturing method of the first crystal element 120 will be described. First, the first 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 compared with the outer peripheral portion of the crystal base plate 121. Bevel processing is provided to make it thicker. The first crystal element 120 forms the excitation electrode 122 and the extraction electrode 123 by depositing a metal film on both main surfaces of the crystal base plate 121 by photolithography, vapor deposition, or sputtering. It is produced by.
第二水晶素子１３０は、音叉型水晶素子であり、水晶片１３１と、その水晶片１３１の表面に設けられた励振電極１３４ａ、１３４ｂ、１３５ａ及び１３５ｂと、引出用電極１３６ａ及び１３６ｂと、周波数調整用金属膜１３７ａ及び１３７ｂとにより構成されている。水晶片１３１は、図１に示すように、水晶基部１３３と水晶振動部１３２とからなり、水晶振動部１３２が第一水晶振動部１３２ａ及び第二水晶振動部１３２ｂとから成る。水晶基部１３３は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。第一水晶振動部１３２ａ及び第二水晶振動部１３２ｂは、水晶基部１３３の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。このような水晶片１３１は、水晶基部１３３と各水晶振動部１３２とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。
The second crystal element 130 is a tuning fork type crystal element, and includes a crystal piece 131, excitation electrodes 134a, 134b, 135a and 135b provided on the surface of the crystal piece 131, extraction electrodes 136a and 136b, and frequency adjustment. The metal films 137a and 137b are used. As shown in FIG. 1, the crystal piece 131 includes a crystal base portion 133 and a crystal vibration portion 132, and the crystal vibration portion 132 includes a first crystal vibration portion 132a and a second crystal vibration portion 132b. The crystal base 133 is within a range of −5 ° to + 5 ° around the X axis when the crystal axis direction is an orthogonal coordinate system in which the electrical axis is the X axis, the mechanical axis is the Y axis, and the optical axis is the Z axis. The plate is a substantially rectangular flat plate in a plan view in which the direction of the Z ′ axis rotated in the above direction is the thickness direction. The first crystal vibrating part 132a and the second crystal vibrating part 132b extend from one side of the crystal base part 133 in parallel to the Y′-axis direction. In such a crystal piece 131, the crystal base portion 133 and each crystal vibrating portion 132 are integrated to form a tuning fork shape, and is manufactured by a photolithography technique and a chemical etching technique.
励振電極１３４ａは、図１に示すように、第一水晶振動部１３２ａの表裏主面に設けられている。また、励振電極１３４ｂは、第一水晶振動部１３２ａの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜１３７ａは、第一水晶振動部１３２ａの表主面及び側面の先端部に設けられている。また、引出電極１３６ａは、水晶基部１３３の第一水晶振動部１３２ａ側であって、水晶基部１３３の表裏主面に設けられている。
As shown in FIG. 1, the excitation electrode 134 a is provided on the front and back main surfaces of the first crystal vibrating part 132 a. In addition, the excitation electrode 134b is provided on both opposing side surfaces of the first crystal vibrating part 132a. The frequency adjusting metal film 137a is provided on the front main surface and the front end of the side surface of the first crystal vibrating part 132a. In addition, the extraction electrode 136 a is provided on the front and back main surfaces of the crystal base 133 on the first crystal vibration part 132 a side of the crystal base 133.
また、励振電極１３５ａは、図１に示すように、第二水晶振動部１３２ｂの表裏主面に設けられている。また、励振電極１３５ｂは、第二水晶振動部１３２ｂの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜１３７ｂは、第二水晶振動部１３２ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。引出電極１３６ｂは、水晶基部１３３の第二水晶振動部１３２ｂ側であって、水晶基部１３３の表裏主面に設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the excitation electrode 135a is provided on the front and back main surfaces of the second crystal vibrating part 132b. In addition, the excitation electrode 135b is provided on both opposing side surfaces of the second crystal vibrating part 132b. The frequency adjusting metal film 137b is provided on the front main surface and the front end portions of both side surfaces of the second crystal vibrating portion 132b. The extraction electrode 136 b is provided on the front and back main surfaces of the crystal base 133 on the second crystal vibrating part 132 b side of the crystal base 133.
なお、第二水晶素子１３０は、周波数調整用金属膜１３７ａ、１３７ｂを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振電極１３４ａ及び１３５ｂと、周波数調整用金属膜１３７ａとは、図１に示すように、水晶片３２１表面に設けられた引出電極１３６ａにより電気的に接続している。また、励振電極１３４ｂ及び１３５ａと、周波数調整用金属膜１３７ｂとは、水晶片１３１表面に設けられた引出電極１３６ｂにより電気的に接続している。
The second quartz crystal element 130 can adjust the frequency value to a desired value by increasing or decreasing the amount of the metal constituting the frequency adjusting metal films 137a and 137b. As shown in FIG. 1, the excitation electrodes 134a and 135b and the frequency adjusting metal film 137a are electrically connected by an extraction electrode 136a provided on the surface of the crystal piece 321. Further, the excitation electrodes 134b and 135a and the frequency adjusting metal film 137b are electrically connected by an extraction electrode 136b provided on the surface of the crystal piece 131.
第二水晶素子１３０の動作について説明する。この第二水晶素子１３０を振動させる場合、引出電極１３６ａ及び１３６ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部１３２ｂの励振電極１３５ｂは＋（プラス）電位となり、励振電極１３５ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部１３２ａの励振電極は、第二水晶振動部１３２ｂの励振電極に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部１３２ａ及び第二水晶振動部１３２ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部１３２に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。このような第二水晶素子１３０が音叉型水晶素子である水晶振動子が、ＧＰＳ機能を有する電子機器に実装された場合には、感温素子１５０から得られた温度と、音叉型水晶素子１３０の温度との差異が小さくなり、ＧＰＳスリープクロックの精度が向上し、起動時の初期位置産出時間を向上させることができる。
The operation of the second crystal element 130 will be described. When the second crystal element 130 is vibrated, an alternating voltage is applied to the extraction electrodes 136a and 136b. When an electrical state after application is captured instantaneously, the excitation electrode 135b of the second crystal vibrating part 132b has a + (plus) potential, the excitation electrode 135a has a-(minus) potential, and an electric field is generated from + to-. . On the other hand, the excitation electrode of the first crystal vibrating part 132a at this time has a polarity opposite to the polarity generated in the excitation electrode of the second crystal vibrating part 132b. These applied electric fields cause an expansion / contraction phenomenon in the first crystal vibrating part 132a and the second crystal vibrating part 132b, and a bending vibration having a resonance frequency set in each crystal vibrating part 132 is obtained. When such a crystal resonator in which the second crystal element 130 is a tuning fork type crystal element is mounted on an electronic device having a GPS function, the temperature obtained from the temperature sensing element 150, the tuning fork type crystal element 130, and the like. The difference from the temperature of the GPS becomes smaller, the accuracy of the GPS sleep clock is improved, and the initial position production time at the time of activation can be improved.
第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０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第一電極パッド１１１ａ、第二電極パッド１１１ｂ、第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄ上に塗布される。第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０は、導電性接着剤１７０上に搬送され、導電性接着剤１７０上に載置される。そして導電性接着剤１７０は、加熱硬化させることによって、硬化収縮される。第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０は、電極パッド１１１に接合される。第二水晶素子１３０の第一引出電極１３６ａは、第一電極パッド１１１ａと接合され、第二引出電極１３６ｂは、第二電極パッド１１１ｂと接合される。これによって、第一接合端子１１２ａと第二接合端子１１２ｂが第二水晶素子１３０と電気的に接続されることになる。また、第一水晶素子１２０の第一引き出し電極１２３ａは、第三電極パッド１１１ｃと接合され、第二引き出し電極１２３ｂは、第四電極パッド１１１ｄと接合される。これによって、第三接合端子１１２ｃと第四接合端子１１２ｄが第一水晶素子１２０と電気的に接続されることになる。
A method of bonding the first crystal element 120 and the second crystal element 130 to the substrate 110a will be described. First, the conductive adhesive 150 is applied onto the first electrode pad 111a, the second electrode pad 111b, the third electrode pad 111c, and the fourth electrode pad 111d by a dispenser, for example. The first crystal element 120 and the second crystal element 130 are transported on the conductive adhesive 170 and placed on the conductive adhesive 170. The conductive adhesive 170 is cured and contracted by being heated and cured. The first crystal element 120 and the second crystal element 130 are bonded to the electrode pad 111. The first extraction electrode 136a of the second crystal element 130 is bonded to the first electrode pad 111a, and the second extraction electrode 136b is bonded to the second electrode pad 111b. As a result, the first joint terminal 112 a and the second joint terminal 112 b are electrically connected to the second crystal element 130. The first extraction electrode 123a of the first crystal element 120 is bonded to the third electrode pad 111c, and the second extraction electrode 123b is bonded to the fourth electrode pad 111d. As a result, the third joint terminal 112c and the fourth joint terminal 112d are electrically connected to the first crystal element 120.
導電性接着剤１７０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、ニッケル又はニッケル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 170 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 either nickel or nickel 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.
感温素子１５０は、サーミスタ、白金測温抵抗体又はダイオード等が用いられている。サーミスタ素子の場合、感温素子１５０には、直方体形状であり、両端に接続端子１５１が設けられている。感温素子１５０は、温度変化によって電気抵抗が顕著な変化を示すものであり、この抵抗値の変化から電圧が変化するため、抵抗値と電圧との関係及び電圧と温度との関係により、出力された電圧から温度情報を得ることができる。感温素子１５０は、後述する接続端子１５１間の電圧が、第五接合端子１１２ｅ及び第六接合端子１１２ｆを介して水晶振動子の外へ出力されることにより、例えば、電子機器等のメインＩＣ（図示せず）で出力された電圧を温度に換算することで温度情報を得ることができる。このような感温素子１５０を水晶振動子の近くに配置して、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により水晶振動子を駆動する電圧を制御し、いわゆる温度補償をすることができる。
As the temperature sensing element 150, a thermistor, a platinum resistance thermometer, a diode, or the like is used. In the case of the thermistor element, the temperature sensing element 150 has a rectangular parallelepiped shape, and is provided with connection terminals 151 at both ends. The temperature sensing element 150 shows a remarkable change in electrical resistance due to a change in temperature. Since the voltage changes due to the change in resistance value, the output depends on the relationship between the resistance value and voltage and the relationship between voltage and temperature. Temperature information can be obtained from the applied voltage. The temperature sensing element 150 outputs a voltage between connection terminals 151, which will be described later, to the outside of the crystal resonator via the fifth junction terminal 112e and the sixth junction terminal 112f. Temperature information can be obtained by converting the voltage output at (not shown) into temperature. Such a temperature sensitive element 150 is arranged near the crystal resonator, and the voltage for driving the crystal resonator is controlled by the main IC in accordance with the temperature information of the crystal resonator obtained thereby, so-called temperature compensation. Can do.
また、白金測温抵抗体が用いられている場合、感温素子１５０は、直方体形状のセラミック板上の中央に白金を蒸着し、白金電極が設けられている。また、セラミック板の両端には接続端子１５１が設けられている。白金電極と接続端子とは、セラミック板上面に設けられた引き出し電極により接続されている。白金電極の上面を被覆するようにして絶縁性樹脂が設けられている。
In the case where a platinum resistance thermometer is used, the temperature sensing element 150 is provided with a platinum electrode by depositing platinum at the center of a rectangular parallelepiped ceramic plate. Connection terminals 151 are provided at both ends of the ceramic plate. The platinum electrode and the connection terminal are connected by a lead electrode provided on the upper surface of the ceramic plate. An insulating resin is provided so as to cover the upper surface of the platinum electrode.
また、ダイオードが用いられている場合、感温素子１５０は、半導体素子を半導体素子用基板の上面に実装し、その半導体素子及び半導体素子用基板の上面を絶縁性樹脂で被覆された構造である。半導体素子用基板の下面から側面には、アノード端子及びカソード端子となる接続端子１５１が設けられている。感温素子１５０は、アノード端子からカソード端子へは電流を流すが、カソード端子からアノード端子へはほとんど電流を流さない順方向特性を有している。感温素子の順方向特性は、温度によって大きく変化する。感温素子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、電圧情報を得ることができる。その電圧情報から換算することで水晶素子の温度情報を得ることができる。ダイオードは、電圧と温度との関係が直線を示している。接続端子１５１のカソード端子及びアノード端子間の電圧が、第五接合端子１１２ｅ及び第六接合端子１１２ｆを介して水晶振動子の外へ出力される。
When a diode is used, the temperature sensing element 150 has a structure in which a semiconductor element is mounted on an upper surface of a semiconductor element substrate, and the upper surface of the semiconductor element and the semiconductor element substrate is covered with an insulating resin. . Connection terminals 151 serving as an anode terminal and a cathode terminal are provided from the bottom surface to the side surface of the semiconductor element substrate. The temperature sensing element 150 has a forward characteristic in which current flows from the anode terminal to the cathode terminal, but hardly flows current from the cathode terminal to the anode terminal. The forward characteristics of the temperature sensitive element vary greatly depending on the temperature. Voltage information can be obtained by passing a constant current through the temperature sensing element and measuring the forward voltage. By converting from the voltage information, temperature information of the crystal element can be obtained. In the diode, the relationship between voltage and temperature shows a straight line. The voltage between the cathode terminal and the anode terminal of the connection terminal 151 is output to the outside of the crystal resonator via the fifth junction terminal 112e and the sixth junction terminal 112f.
感温素子１５０は、図２に示すように、基板１１０ａの下面に設けられた接続パッド１１５に半田等の導電性接合材１８０を介して実装されている。また、感温素子１５０の第一接続端子１５１ａは、第一接続パッド１１５ａに接続され、第二接続端子１５１ｂは、第二接続パッド１１５ｂに接続されている。第一接続パッド１１５ａは、基板１１０ａの下面に設けられた第一接続パターン１１６ａ及び第五ビア導体１１４ｅを介して第六接合端子１１２ｆと接続されている。また、第六接合端子１１２ｆは、電子機器等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電極（図示せず）と接続されることにより、グランド端子の役割を果たす。よって、感温素子１５０の第一接続端子１５１ａ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. 2, the temperature sensing element 150 is mounted on a connection pad 115 provided on the lower surface of the substrate 110a via a conductive bonding material 180 such as solder. The first connection terminal 151a of the temperature sensitive element 150 is connected to the first connection pad 115a, and the second connection terminal 151b is connected to the second connection pad 115b. The first connection pad 115a is connected to the sixth junction terminal 112f via a first connection pattern 116a and a fifth via conductor 114e provided on the lower surface of the substrate 110a. In addition, the sixth junction terminal 112f serves as a ground terminal by being connected to a mounting electrode (not shown) connected to the ground, which is a reference potential on a mounting substrate of an electronic device or the like. Therefore, the first connection terminal 151a of the temperature sensitive element 150 is connected to the ground that is the reference potential.
また、感温素子１５０は、平面視して、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０に重なるように配置させている。このようにすることにより、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０から感温素子に伝わる距離を短くすることができるので、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の両方の温度と、感温素子１５０の温度との差をさらに低減することができる。
The temperature sensitive element 150 is disposed so as to overlap the first crystal element 120 and the second crystal element 130 in plan view. By doing so, since the distance transmitted from the first crystal element 120 and the second crystal element 130 to the temperature sensitive element can be shortened, the temperature of both the first crystal element 120 and the second crystal element 130, The difference from the temperature of the temperature sensitive element 150 can be further reduced.
感温素子１５０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接合材１８０は、例えばディスペンサによって接続パッド１１５に塗布される。感温素子１５０は、導電性接合材１８０上に載置される。そして導電性接合材１８０は、加熱させることによって溶融接合され、接続端子１５１の下面と接続パッド１１５が接合され、実装パッド１１６から感温素子１５０の接続端子１５１の側面とが接合される。この際に、導電性接合材１８０は、接続パッド１１５から感温素子１５０の接続端子１５１の側面に向かって徐々に厚みが増すような傾斜であるフィレットを持って形成されている。よって、感温素子１５０は、一対の接続パッド１１５に接合される。
A method for bonding the temperature sensitive element 150 to the substrate 110a will be described. First, the conductive bonding material 180 is applied to the connection pad 115 by, for example, a dispenser. The temperature sensitive element 150 is placed on the conductive bonding material 180. The conductive bonding material 180 is melt-bonded by heating, the lower surface of the connection terminal 151 and the connection pad 115 are bonded, and the side surface of the connection terminal 151 of the temperature-sensitive element 150 is bonded from the mounting pad 116. At this time, the conductive bonding material 180 is formed with a fillet that is inclined so that the thickness gradually increases from the connection pad 115 toward the side surface of the connection terminal 151 of the temperature-sensitive element 150. Therefore, the temperature sensitive element 150 is bonded to the pair of connection pads 115.
また、感温素子１５０がサーミスタ素子の場合には、図１に示すように、直方体形状の両端にそれぞれ一つずつ接続端子１５１が設けられている。第一接続端子１５１ａは、感温素子１５０の一端面とその一端面を囲むように左右側面及び上下面に設けられている。第二接続端子１５１ｂは、感温素子１５０の他端面とその他端面を囲むように左右側面及び上下面に設けられている。感温素子１５０の長辺の長さは、０．４〜０．６ｍｍであり、短辺の長さは、０．２〜０．３ｍｍとなっている。感温素子１５０の厚み方向の長さは、０．１〜０．３ｍｍとなっている。
When the temperature sensitive element 150 is a thermistor element, as shown in FIG. 1, one connection terminal 151 is provided at each end of the rectangular parallelepiped shape. The first connection terminal 151a is provided on the left and right side surfaces and the upper and lower surfaces so as to surround one end surface of the temperature sensing element 150 and the one end surface thereof. The second connection terminal 151b is provided on the left and right side surfaces and the upper and lower surfaces so as to surround the other end surface and the other end surface of the temperature sensing element 150. The length of the long side of the temperature sensitive element 150 is 0.4 to 0.6 mm, and the length of the short side is 0.2 to 0.3 mm. The length of the thermosensitive element 150 in the thickness direction is 0.1 to 0.3 mm.
導電性接合材１８０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１８０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 180 is made of, for example, silver paste or lead-free solder. In addition, the conductive bonding material 180 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の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１８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、枠体１１０ｂに接合される。また、蓋体１４０は、封止用導体パターン１１８及び第五ビア導体１１４ｅを介して基板１１０ａの下面の第六接合端子１１２ｆに電気的に接続されている。また、第六接合端子１１２ｆは、導電性接合材１８０を介して第一接続パッド１１５ａと電気的に接続されている。よって、蓋体１４０は、感温素子１５０の接続端子１５１ａ及び基板１１０ａの第六接合端子１１２ｆと電気的に接続されている。
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 frame 110b of the package 110 in a predetermined atmosphere, and the sealing conductor pattern 118 of the frame 110b and the sealing member 141 of the lid 140 are welded. As described above, by applying a predetermined current and performing seam welding, the frame body 110b is joined. The lid 140 is electrically connected to the sixth joint terminal 112f on the lower surface of the substrate 110a through the sealing conductor pattern 118 and the fifth via conductor 114e. The sixth joint terminal 112f is electrically connected to the first connection pad 115a through the conductive joint material 180. Therefore, the lid 140 is electrically connected to the connection terminal 151a of the temperature sensing element 150 and the sixth joint terminal 112f of the substrate 110a.
封止部材１４１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１８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 location of the lid 140 facing the sealing conductor pattern 118 provided on the upper surface of the frame 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.
本発明の実施形態における水晶振動子は、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面に設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの下面に設けられた実装枠体１６０と、枠体１１０ｂ内で基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と、実装枠体１６０内で基板１１０ａの下面に設けられた接続パッド１１５と、電極パッド１１１に実装された第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０と、接続パッド１１１に導電性接合材１８０で実装された感温素子１５０と、枠体１１０ｂの上面に接合された蓋体１４０と、を備えている。このようにすることによって、第一凹部Ｋ１内に第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０を実装させ、第二凹部Ｋ２内に感温素子１５０を実装させることで、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の実際の温度と感温素子１５０によって得られる温度情報に基づく温度との差を低減させることができ、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０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 resonator according to the embodiment of the present invention includes a rectangular substrate 110a, a frame 110b provided on the upper surface of the substrate 110a, a mounting frame 160 provided on the lower surface of the substrate 110a, and a frame 110b. The electrode pad 111 provided on the upper surface of the substrate 110a, the connection pad 115 provided on the lower surface of the substrate 110a in the mounting frame 160, and the first crystal element 120 and the second crystal element 130 mounted on the electrode pad 111. And a temperature sensing element 150 mounted on the connection pad 111 with a conductive bonding material 180, and a lid 140 bonded to the upper surface of the frame 110b. By doing in this way, the 1st crystal element 120 and the 2nd crystal element 130 are mounted in the 1st crevice K1, and the 1st crystal element 120 and the temperature sensitive element 150 are mounted in the 2nd crevice K2. The difference between the actual temperature of the second crystal element 130 and the temperature based on the temperature information obtained by the temperature sensitive element 150 can be reduced, and temperature compensation for the oscillation frequency of the first crystal element 120 and the second crystal element 130 can be achieved. Accuracy can be improved.
また、本発明の実施形態における水晶振動子は、矩形状の基板１１０ａと、基板１１０ａの上面に設けられた枠体１１０ｂと、基板１１０ａの下面に設けられた実装枠体１１０ｃと、枠体１１０ｂ内で基板１１０ａの上面に設けられた電極パッド１１１と、実装枠体１１０ｂ内で基板１１０ａの下面に設けられた接続パッド１１５と、電極パッド１１１に実装された二つの水晶素子１２０、１３０と、接続パッド１１１に導電性接合材１８０で実装された感温素子１５０と、枠体１１０ｂの上面に接合された蓋体１４０と、基板１１０ａの下面と実装枠体１６０の上面との間に設けられた間隙部Ｈと、を備えている。このようにすることで、基板１１０ａの下面と、実装枠体１６０との上面との間で間隙部Ｈが設けられることになるので、例えば、本発明の水晶振動子が電子機器等の実装基板に実装されている場合に、その実装基板上に実装された他の電子部品が発熱し、その熱が実装基板を介して第二凹部Ｋ２内に伝わったとしても、その熱によって熱せられた空気が第二凹部Ｋ２内にこもらずに、間隙部を通じて熱せられた空気が外部に出されると共に、外部の空気が間隙部を通じて第二凹部Ｋ２内に入り込むので、第二凹部Ｋ２内に実装された感温素子１５０に対して熱の影響が緩和することができる。よって、このような水晶振動子は、感温素子１５０によって測定された温度と、実際の第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の周囲の温度との差異を低減することができるので、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の周波数温度特性を確実に補正することにより、発振周波数が変動することをさらに低減することできる。また、接合端子１１２と接合パッド１６１のみを接合し、間隙部Ｈを形成することで、電子機器等を構成する実装基板からの熱が基板１１０ａへ移動する量を間隙部Ｈがない場合と比較し、抑えることができ、感温素子１５０に対する熱の影響を緩和することができる。
The crystal resonator according to the embodiment of the present invention includes a rectangular substrate 110a, a frame 110b provided on the upper surface of the substrate 110a, a mounting frame 110c provided on the lower surface of the substrate 110a, and a frame 110b. An electrode pad 111 provided on the upper surface of the substrate 110a, a connection pad 115 provided on the lower surface of the substrate 110a in the mounting frame 110b, two crystal elements 120 and 130 mounted on the electrode pad 111, The temperature sensing element 150 mounted on the connection pad 111 with the conductive bonding material 180, the lid 140 bonded to the upper surface of the frame 110b, and the lower surface of the substrate 110a and the upper surface of the mounting frame 160 are provided. And a gap H. By doing so, the gap H is provided between the lower surface of the substrate 110a and the upper surface of the mounting frame 160. For example, the crystal resonator of the present invention is mounted on a mounting substrate such as an electronic device. Even if the other electronic components mounted on the mounting board generate heat and the heat is transferred to the second recess K2 through the mounting board, the air heated by the heat is mounted. However, the air heated through the gap is discharged outside and the outside air enters the second recess K2 through the gap, so that the air is mounted in the second recess K2. The influence of heat on the temperature sensitive element 150 can be reduced. Therefore, such a crystal resonator can reduce the difference between the temperature measured by the temperature sensing element 150 and the actual temperature around the first crystal element 120 and the second crystal element 130. By reliably correcting the frequency temperature characteristics of the first crystal element 120 and the second crystal element 130, fluctuations in the oscillation frequency can be further reduced. In addition, by bonding only the bonding terminal 112 and the bonding pad 161 and forming the gap H, the amount of heat transferred from the mounting substrate constituting the electronic device or the like to the substrate 110a is compared with the case where there is no gap H. And the influence of heat on the temperature sensitive element 150 can be mitigated.
また、本発明の実施形態における水晶振動子は、第一水晶素子１２０が、ＡＴカットした水晶素板１２１を用いたＡＴカット型水晶素子であり、第二水晶素子１３０が、水晶基部と、水晶基部１３３から延出するように設けられた水晶振動部１３２とを有している音叉型水晶素子である。このような第二水晶素子１３０が音叉型水晶素子である水晶振動子が、ＧＰＳ機能を有する電子機器に実装された場合には、感温素子１５０から得られた温度と、音叉型水晶素子１３０の温度との差異が小さくなり、ＧＰＳスリープクロックの精度が向上し、起動時の初期位置産出時間を向上させることができる。
The crystal resonator according to the embodiment of the present invention is an AT-cut type crystal element in which the first crystal element 120 uses an AT-cut crystal base plate 121, and the second crystal element 130 includes a crystal base and a crystal. It is a tuning fork type quartz crystal element having a quartz crystal vibrating part 132 provided so as to extend from a base part 133. When such a crystal resonator in which the second crystal element 130 is a tuning fork type crystal element is mounted on an electronic device having a GPS function, the temperature obtained from the temperature sensing element 150, the tuning fork type crystal element 130, and the like. The difference from the temperature of the GPS becomes smaller, the accuracy of the GPS sleep clock is improved, and the initial position production time at the time of activation can be improved.
また、本発明の実施形態における水晶振動子は、第一水晶素子１２０が実装された第三電極パッド１１１ｃ及び第四電極パッド１１１ｄと、第二水晶素子１３０が実装された第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１２ｂとが、枠体１１０ｂ内の内周側の対向する辺に沿ってそれぞれが一対となるように設けられている。このようにすることによって、後述する感温素子１５０が実装される接続パッド１１５に対して、基板１１０ａの両側から挟みこむようにして熱が伝わるようになるため、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の温度と感温素子１５０との温度とがさらに近似することになり、感温素子１０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 crystal resonator according to the embodiment of the present invention includes a third electrode pad 111c and a fourth electrode pad 111d on which the first crystal element 120 is mounted, a first electrode pad 111a on which the second crystal element 130 is mounted, and The second electrode pads 112b are provided so as to form a pair along the opposing sides on the inner peripheral side in the frame 110b. By doing so, heat is transmitted to the connection pad 115 on which the temperature sensing element 150 described later is mounted from both sides of the substrate 110a. Therefore, the first crystal element 120 and the second crystal element The temperature of 130 and the temperature of the temperature sensitive element 150 are further approximated, and the temperature obtained by converting the voltage output from the temperature sensitive element 10 and the temperature around the actual crystal element 120 are It is possible to further reduce the difference.
また、本発明の実施形態における水晶振動子は、基板１１０ａに第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０と、感温素子１５０とを実装した状態で、感温素子１５０平面視して、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０と重なる位置に配置されている。このようにすることによって、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０に印加された熱が、電極パッド１１１からだけではなく、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０から放射により直接に基板１１０ａを介しても、感温素子１５０に熱が伝わることになる。よって、水晶振動子は、熱伝導経路をさらに短くすると共に熱伝導経路の数をさらに増やすことで、第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０の温度と感温素子１５０の温度とがさらに近似することになり、感温素子１５０から出力された電圧を換算することで得られた温度と、実際の第一水晶素子１２０及び第二水晶素子１３０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。
In addition, the crystal resonator according to the embodiment of the present invention has the first crystal element 120, the second crystal element 130, and the temperature sensitive element 150 mounted on the substrate 110a in a plan view of the temperature sensitive element 150. The first crystal element 120 and the second crystal element 130 are arranged at positions overlapping with each other. By doing so, the heat applied to the first crystal element 120 and the second crystal element 130 is not only from the electrode pad 111 but directly from the first crystal element 120 and the second crystal element 130 by radiation. Heat is also transferred to the temperature sensing element 150 through the 110a. Therefore, in the crystal resonator, the temperature of the first crystal element 120 and the second crystal element 130 and the temperature of the thermosensitive element 150 are further approximated by further shortening the heat conduction path and further increasing the number of heat conduction paths. Therefore, the difference between the temperature obtained by converting the voltage output from the temperature sensing element 150 and the actual temperature around the first crystal element 120 and the second crystal element 130 is further reduced. Is possible.
また、第一水晶素子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 first 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、枠体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、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、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 frame 110b is integrally formed of a ceramic material in the same manner as the substrate 110a has been described. However, the frame 110b may be made of metal. In this case, the frame is joined to the conductor film of the substrate via a brazing material such as silver-copper.
