JP2020005092A - Crystal device, crystal module, and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、水晶振動子または水晶発振器の水晶デバイスおよび水晶デバイスを用いた水晶モジュールおよび装置に関する。 The present disclosure relates to a crystal device of a crystal resonator or a crystal oscillator, and a crystal module and an apparatus using the crystal device.
水晶デバイスとして、所定の周波数で振動する発振信号を生成するための水晶振動子が知られている。このような水晶デバイスの一例として、温度測定素子を有した水晶振動子がある。 As a crystal device, a crystal resonator for generating an oscillation signal that vibrates at a predetermined frequency is known. As an example of such a quartz device, there is a quartz oscillator having a temperature measuring element.
このような水晶振動子は、一対の励振電極および一対の接続配線部からなる金属パターンが形成されている水晶片（以下、金属パターンが形成されている水晶片を水晶素子ということがある。）、および、抵抗値等などの電気信号を用いて温度を測定することができる温度測定素子を有している。水晶素子および温度測定素子は、例えば、水晶デバイスのパッケージの一部を構成する基体の実装面上に設けられている。水晶デバイスのパッケージは、水晶素子が実装される基体、および、水晶素子を基体とで気密封止するための蓋体から構成されている。このような水晶振動子は、温度測定素子の検出値により、温度変化に起因する水晶素子の特性変化を補償する温度補償回路に利用される（例えば、特許文献１参照）。 In such a crystal resonator, a crystal piece having a metal pattern formed of a pair of excitation electrodes and a pair of connection wiring portions is formed (hereinafter, a crystal piece having the metal pattern formed may be referred to as a crystal element). And a temperature measuring element capable of measuring the temperature using an electric signal such as a resistance value. The crystal element and the temperature measuring element are provided, for example, on a mounting surface of a base constituting a part of a package of the crystal device. The package of the crystal device includes a base on which the crystal element is mounted, and a lid for hermetically sealing the crystal element with the base. Such a crystal oscillator is used in a temperature compensation circuit that compensates for a change in the characteristics of a crystal element caused by a change in temperature based on a detection value of a temperature measurement element (for example, see Patent Document 1).
水晶デバイス、または水晶デバイスが用いられている水晶モジュールが搭載されている移動通信機器の小型化に伴い、水晶デバイスおよび水晶モジュールの小型化・低背化の要求が高まっている。また、温度を好適に検出することができる水晶デバイスが提供されることが望まれている。 With the downsizing of a crystal device or a mobile communication device on which a crystal module using the crystal device is mounted, there is an increasing demand for downsizing and low profile of the crystal device and the crystal module. In addition, it is desired to provide a crystal device that can appropriately detect a temperature.
本開示は、上記課題を解決するために鑑みてなされており、小型化・低背化することができ、かつ、温度を好適に検出することができる水晶デバイスおよび水晶モジュールを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and has an object to provide a crystal device and a crystal module that can be reduced in size and height and that can appropriately detect temperature. And
本開示における水晶デバイスは、水晶素子と、水晶素子が実装される基体と、基体と接合され水晶素子を気密封止している蓋体と、を備え、基体または蓋体のいずれか一方の少なくとも一部が温度によって電圧が変化する領域を有している。 A quartz device according to the present disclosure includes a quartz element, a base on which the quartz element is mounted, and a lid bonded to the base and hermetically sealing the quartz element, and at least one of the base and the lid. Some have regions where the voltage changes with temperature.
上記の構成によれば、水晶デバイスおよび水晶モジュールを小型化・低背化することができ、かつ、温度を好適に検出することができる。 According to the above configuration, the crystal device and the crystal module can be reduced in size and height, and the temperature can be suitably detected.
以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。実施形態に係る水晶デバイスおよび水晶モジュールは、いずれの方向が上方または下方として用いられてもよい。ただし、以下では、便宜上、説明している図面の紙面上方を上方とし、上面または下面等の用語を用いることがある。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the crystal device and the crystal module according to the embodiment, any direction may be used as upper or lower. However, in the following, for convenience, the upper side of the drawing is referred to as the upper side, and terms such as an upper surface and a lower surface may be used.
第二実施形態以降の説明では、先に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、図示や説明を省略することがある。 In the description of the second and subsequent embodiments, illustrations and descriptions of configurations that are common or similar to the configurations of the above-described embodiments may be omitted.
＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。図３は、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子で用いる基体の平面図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a crystal resonator which is an example of the crystal device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 3 is a plan view of a base used in a crystal resonator which is an example of the crystal device according to the first embodiment.
水晶振動子は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体形状とされる電子部品であり、その寸法は適宜設定されてよい。例えば、長辺または短辺の長さが０．６ｍｍ〜７．５ｍｍであり、厚さが０．２ｍｍ〜１．２ｍｍとなっている。 The crystal unit is, for example, an electronic component having a generally thin rectangular parallelepiped shape as a whole, and its dimensions may be appropriately set. For example, the length of the long side or the short side is 0.6 mm to 7.5 mm, and the thickness is 0.2 mm to 1.2 mm.
水晶振動子は、例えば、平板状の基体１１０と、凹部が形成されている蓋体１３０と、基体１１０と蓋体１３０とで形成される空間内に収容される水晶素子１２０と、ダイオード機能を有している温度検出部１４０と、を有している。蓋体１３０の凹部は、基体１１０と接合され、その内部が、例えば、真空とされ、または、適当なガス（例えば、窒素）が封入されている。 The crystal unit includes, for example, a flat base 110, a lid 130 having a recess, a crystal element 120 housed in a space formed by the base 110 and the lid 130, and a diode function. And a temperature detector 140. The concave portion of the lid 130 is joined to the base 110, and the inside thereof is, for example, evacuated or filled with an appropriate gas (for example, nitrogen).
基体１１０は、シリコンからなり、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、基体１１０の主体となる基板部と、水晶素子１２０を実装するための搭載パッド１１１と、水晶振動子を不図示の回路基板等に実装するための外部端子１１２と、ダイオード機能を有している温度検出部１４０と、を有している。また、基体１１０は、外部端子１１２と搭載パッド１１１または温度検出部１４０とを電気的に接続している導体（図示せず）を有している。また、基体部の上面には、例えば、絶縁膜（図示せず）が設けられている。図示しない導体は、基板部の表面、基板部の上面に形成されている絶縁膜の表面、または／および基板部の内部に設けられている。 The base 110 is made of silicon, and as shown in FIGS. 3A and 3B, a substrate portion serving as a main body of the base 110, a mounting pad 111 for mounting the crystal element 120, and a crystal resonator. Has an external terminal 112 for mounting on a circuit board or the like (not shown), and a temperature detecting unit 140 having a diode function. The base 110 has a conductor (not shown) that electrically connects the external terminal 112 to the mounting pad 111 or the temperature detecting unit 140. An insulating film (not shown) is provided on the upper surface of the base, for example. The conductor (not shown) is provided on the surface of the substrate, the surface of the insulating film formed on the upper surface of the substrate, or / and inside the substrate.
なお、第一実施形態では、基体１１０が平板状となっており、基体１１０が基板部のみから構成されているため、基板部を基体１１０として説明することがある。同様に、基体１１０を基板部として説明することがある。 In the first embodiment, since the base 110 has a flat plate shape and the base 110 is composed of only the substrate, the substrate may be described as the base 110 in some cases. Similarly, the base 110 may be described as a substrate part.
搭載パッド１１１は、一対となっており、例えば、基板部（基体１１０）の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。外部端子１１２は、例えば、四つ設けられており、基板部（基体１１０）の他方の主面の四隅に一つずつ配置されている。所定の二つの外部端子１１２ａは、基体１１０に設けられている所定の二つの導体（図示せず）によって、搭載パッド１１１と電気的に接続されている。所定の他の二つの外部端子１１２ｂは、所定の他の二つの導体（図示せず）によって、温度検出部１４０と電気的に接続されている。温度検出部１４０は、例えば、基板部（基体１１０）の上面であって、基板部（基体１１０）の面中心付近に設けられている。 The mounting pads 111 are paired and provided, for example, in a line along the edge of one short side of the substrate (base 110). The four external terminals 112 are provided, for example, one at each of the four corners of the other main surface of the substrate (base 110). The two predetermined external terminals 112a are electrically connected to the mounting pad 111 by two predetermined conductors (not shown) provided on the base 110. The other two predetermined external terminals 112b are electrically connected to the temperature detection unit 140 by two other predetermined conductors (not shown). The temperature detecting section 140 is provided, for example, on the upper surface of the substrate section (base 110) and near the center of the surface of the substrate section (base 110).
水晶素子１２０は、水晶片１２１と、水晶片１２１に設けられている一対の金属パターン１２２とから構成されており、基体１１０上に実装されている。 The crystal element 120 includes a crystal piece 121 and a pair of metal patterns 122 provided on the crystal piece 121, and is mounted on the base 110.
水晶片１２１は、いわゆるＡＴカット水晶片である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）から直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸の回りに、例えば、３０°〜４５°（一例として、３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ´Ｚ´を定義したとき、ＸＺ´平面に平行に切り出された板状である。従って、水晶片１２１は、ＸＺ´平面に平行な一対の主面を有している。 The crystal blank 121 is a so-called AT-cut crystal blank. That is, in the crystal, a rectangular coordinate system XYZ is formed from the X axis (electric axis), the Y axis (mechanical axis), and the Z axis (optical axis) around the X axis, for example, at 30 ° to 45 ° (for example, 35 ° to 35 °). ° 15 ′) When the rectangular coordinate system XY′Z ′ is defined by rotation, the rectangular shape is cut out parallel to the XZ ′ plane. Therefore, crystal blank 121 has a pair of main surfaces parallel to the XZ 'plane.
金属パターン１２２は、水晶片１２１に電圧を印加する一対の励振電極部１２３、および、水晶素子１２０を基体１１０に実装するための一対の接続引出部１２４から構成されている。 The metal pattern 122 includes a pair of excitation electrode portions 123 for applying a voltage to the crystal piece 121, and a pair of connection lead portions 124 for mounting the crystal element 120 on the base 110.
励振電極部１２３は、例えば、水晶片１２１の両主面の中央側（すなわち水晶片１２１の両主面の外側から離れて）設けられている。一対の接続引出部１２４は、接続部１２４ａと引出部１２４ｂとから構成されている。接続部１２４ａは、例えば、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられており、水晶片１２１の上面、水晶片１２１の側面、および、水晶片１２１の下面に跨って設けられている。引出部１２４ｂは、励振電極部１２３と接続部１２４ａとを電気的に接続させるためのものであり、一端が励振電極部１２３に接続され、他端が接続部１２４ａに接続されている。 The excitation electrode portion 123 is provided, for example, on the center side of both main surfaces of the crystal blank 121 (that is, apart from the outside of both main surfaces of the crystal blank 121). The pair of connection lead portions 124 includes a connection portion 124a and a lead portion 124b. For example, two connection portions 124a are provided side by side along the edge of one short side of the crystal blank 121, and are provided on the upper surface of the crystal blank 121, the side surface of the crystal blank 121, and the lower surface of the crystal blank 121. It is provided straddling. The lead portion 124b is for electrically connecting the excitation electrode portion 123 to the connection portion 124a, and has one end connected to the excitation electrode portion 123 and the other end connected to the connection portion 124a.
水晶素子１２０は、水晶片１２１の主面を基板部（基体１１０）の上面に対向させ、接続引出部１２４の接続部１２４ａと基体１１０の搭載パッド１１１とをバンプ１５０により接合することで、基板部（基体１１０）に片持ち梁のように支持される。これにより、水晶素子１２０は、基体１１０に実装される。このとき、接続引出部１２４の接続部１２４ａは、バンプ１５０によって基体１１０の搭載パッド１１１と電気的に接続された状態となっている。従って、一対の励振電極部１２３は、それぞれ接続引出部１２４、バンプ１５０、搭載パッド１１１および導体（図示せず）を介して、外部端子１１２と電気的に接続される。 The crystal element 120 is configured such that the main surface of the crystal blank 121 is opposed to the upper surface of the substrate (base 110), and the connection portion 124 a of the connection lead portion 124 and the mounting pad 111 of the base 110 are joined by the bump 150. The portion (base 110) is supported like a cantilever. Thereby, the crystal element 120 is mounted on the base 110. At this time, the connection portion 124 a of the connection lead portion 124 is in a state of being electrically connected to the mounting pad 111 of the base 110 by the bump 150. Therefore, the pair of excitation electrode portions 123 are electrically connected to the external terminals 112 via the connection lead portions 124, the bumps 150, the mounting pads 111, and the conductors (not shown).
バンプ１５０は、水晶素子１２０を基板部（基体１１０）の上面側に片持ち梁のように支持する。また、バンプ１５０は、搭載パッド１１１と接続引出部１２４とを電気的に接続する。バンプ１５０は、例えば、導電性接着剤を用いてもよいし、金バンプを用いてもよい。また、バンプ１５０の材料は、水晶素子１２０の支持が可能であり、かつ搭載パッド１１と接続引出部１２４を電気的に接続するその他の材料であってもよい。 The bump 150 supports the crystal element 120 on the upper surface side of the substrate (base 110) like a cantilever. In addition, the bump 150 electrically connects the mounting pad 111 and the connection lead portion 124. For the bump 150, for example, a conductive adhesive may be used, or a gold bump may be used. Further, the material of the bump 150 may be any other material capable of supporting the crystal element 120 and electrically connecting the mounting pad 11 and the connection lead portion 124.
蓋体１３０は、基体１１０の上面に接合部材１６０より接合されている。蓋体１３０は、蓋基板部１３０ａと蓋枠部１３０ｂとを備えている。蓋基板部１３０ａは、薄型直方体形状となっている。蓋枠部１３０ｂは、平板状の枠状となっており、蓋体１３０に凹部を形成するためのものであり、蓋基板部１３０ａの下面の外縁に沿って設けられている。 The lid 130 is joined to the upper surface of the base 110 by a joining member 160. The lid 130 includes a lid substrate 130a and a lid frame 130b. The lid substrate portion 130a has a thin rectangular parallelepiped shape. The lid frame portion 130b has a flat frame shape and is for forming a concave portion in the lid body 130, and is provided along the outer edge of the lower surface of the lid substrate portion 130a.
接合部材１６０は、基体１１０の上面と蓋体１３０の下面とを接合するためのものであり、基体１１０の上面と蓋体１３０の下面との間に設けられている。接合部材１６０は、基体１１０の上面と蓋体１３０の下面と接合し、基体１１０と蓋体１３０とで形成される空間内を気密封止することができれば、どのような材料を用いてもよい。例えば、金錫を用いてもよいし、銀ロウを用いてもよい。また、樹脂を用いてもよい。 The joining member 160 is for joining the upper surface of the base 110 and the lower surface of the lid 130, and is provided between the upper surface of the base 110 and the lower surface of the lid 130. The joining member 160 may be made of any material as long as it can join the upper surface of the base 110 and the lower surface of the lid 130 and hermetically seal the space formed by the base 110 and the lid 130. . For example, gold tin or silver braze may be used. Further, a resin may be used.
（温度検出部の詳細説明）
温度検出部１４０は、温度を検出するためのものであり、ダイオード機能を有している。具体的には、温度検出部１４０は、アノード端子１４１ａおよびカソード端子１４１ｂを備えている。温度検出部１４０は、アノード端子１４１ａからカソード端子１４１ｂへ電流を流すが、カソード端子１４１ｂからアノード端子１４１ａはほとんど電流を流さな
い順方向特性を有している。温度検出部１４０の順方向特性は、温度によって大きく変化する。具体的には、温度検出部１４０に一定電流を流したときの順方向電圧は、温度変化にてして線形的（直線的）に変化する。この電圧を測定することによって、温度情報を得ることができる。温度情報は、例えば、図示しない電子機器等のメインＩＣ（ＩｎｔｅｒｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）によって、温度変化に起因する水晶振動子の特性の補償に利用される。
(Detailed description of the temperature detector)
The temperature detection section 140 is for detecting a temperature and has a diode function. Specifically, the temperature detection unit 140 includes an anode terminal 141a and a cathode terminal 141b. The temperature detection unit 140 has a forward characteristic in which current flows from the anode terminal 141a to the cathode terminal 141b, but almost no current flows from the cathode terminal 141b to the anode terminal 141b. The forward characteristic of the temperature detector 140 changes greatly depending on the temperature. Specifically, the forward voltage when a constant current is applied to the temperature detection unit 140 changes linearly (linearly) according to the temperature change. By measuring this voltage, temperature information can be obtained. The temperature information is used, for example, by a main IC (Integrated Circuit) such as an electronic device (not shown) to compensate for the characteristics of the crystal resonator caused by the temperature change.
温度検出部１４０は、例えば、ｐ型領域１４０ａとｎ型領域１４０ｂとからなる。ｐ型領域１４０ａは、例えば、シリコンからなる基体１１０のアノード端子１４１ａが位置する付近において、ホウ素を熱拡散によりドーピングして形成している。また、ｎ型領域１４０ｂは、例えば、シリコンからなる基体１１０のカソード端子１４１ｂが位置する付近においてリンを熱拡散によりドーピングして形成している。 The temperature detector 140 includes, for example, a p-type region 140a and an n-type region 140b. The p-type region 140a is formed, for example, by doping boron by thermal diffusion in the vicinity of the position where the anode terminal 141a of the base 110 made of silicon is located. The n-type region 140b is formed by doping phosphorus by thermal diffusion in the vicinity of the position where the cathode terminal 141b of the base 110 made of silicon is located, for example.
温度検出部１４０のアノード端子１４１ａおよびカソード端子１４１ｂは、基体１１０に設けられている所定の他の導体（図示せず）によって、所定の他の外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。従って、所定の二つの外部端子１１２ｂ間の電圧を測定することで、温度検出部１４０の温度を検出（算出）することを可能としている。 The anode terminal 141a and the cathode terminal 141b of the temperature detector 140 are electrically connected to another predetermined external terminal 112b by another predetermined conductor (not shown) provided on the base 110. Therefore, it is possible to detect (calculate) the temperature of the temperature detecting unit 140 by measuring the voltage between two predetermined external terminals 112b.
温度検出部１４０は、基体１１０と蓋体１３０とで形成される空間を向く面、第一実施形態では、基板部（基体１１０）の上面に設けられている。 The temperature detection unit 140 is provided on a surface facing a space formed by the base 110 and the lid 130, in the first embodiment, on the upper surface of the substrate (base 110).
温度検出部１４０は、水晶素子１２０が基体１１０に実装されているとき、水晶素子１２０の励振電極部１２３と重なる位置に設けられている。 When the crystal element 120 is mounted on the base 110, the temperature detection section 140 is provided at a position overlapping the excitation electrode section 123 of the crystal element 120.
以上のように、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、水晶素子０１２０と、水晶素子１２０が実装される基体１１０と、基体１１０と接合され水晶素子１２０を気密封止している蓋体１３０とを備え、基体１１０または蓋体１３０のいずれか一方の少なくとも一部が温度によって電圧が変化する領域を有している。 As described above, the crystal resonator, which is an example of the crystal device according to the first embodiment, includes the crystal element 0120, the base 110 on which the crystal element 120 is mounted, and the hermetically sealed crystal element 120 with the base 110. And at least a part of either the base 110 or the lid 130 has a region in which the voltage changes depending on the temperature.
別の観点では、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、温度によって変化する電流の順方向特性を有しているといえる。このように、基体１１０または蓋体１３０のいずれか一方の少なくとも一部が温度によって電圧が変化する領域を有するすることで、温度測定素子（サーミスタ素子またはダイオード素子）を基体１１０に別途実装する必要がなくなるため、容易に小型化・低背化させることができる。 From another viewpoint, it can be said that the crystal resonator, which is an example of the crystal device according to the first embodiment, has a forward characteristic of a current that changes with temperature. As described above, since at least a part of either the base 110 or the lid 130 has a region in which a voltage changes depending on temperature, it is necessary to separately mount a temperature measuring element (thermistor element or diode element) on the base 110. , The size and height can be easily reduced.
また、温度によって電圧が変化する領域有した基体１１０の一部（または、蓋体１３０の一部）を用いることによって、温度検出部１４０を水晶素子１２０の近傍に設けることが可能となるため、水晶デバイスの外部の熱の影響を低減させることができる。 In addition, by using a part of the base 110 (or a part of the lid 130) having a region where the voltage changes depending on the temperature, the temperature detection unit 140 can be provided in the vicinity of the crystal element 120. The effect of heat outside the crystal device can be reduced.
また、温度によって電圧が変化する領域を有した基体１１０の一部（または、蓋体１３０の一部）を用いることによって、従来のように温度検出用素子（例えば、サーミスタ素子、ダイオード素子等）を固定するための部材が不要となるため、水晶素子１２０の温度と温度検出部１４０が検出する温度が同じとなるための時間差を短くすることができる。この結果、水晶デバイスは検出温度に基づく温度補償を高精度に行うことが可能となる。 In addition, by using a part of the base 110 (or a part of the lid 130) having a region where the voltage changes depending on the temperature, a temperature detecting element (for example, a thermistor element, a diode element, or the like) can be provided as in the related art. Since a member for fixing is not required, the time difference between when the temperature of the crystal element 120 and the temperature detected by the temperature detecting unit 140 become the same can be shortened. As a result, the crystal device can perform temperature compensation based on the detected temperature with high accuracy.
また、温度によって電圧が変化する領域、温度検出部１４０を基体１１０の一部に設けることにより、温度検出部１４０が通電した際に生じる熱の影響を低減させることができる。具体的には、発熱源である温度検出部１４０が水晶素子１２０の実装されている基体１１０に設けられていることで、温度検出部１４０が通電したことにより生じた熱が基体１１０内部を拡散することとなる。このため、温度検出部１４０を外部に設けた場合と比
較して、水晶素子１２０の温度と温度検出部１４０が検出する温度が同じとなるための時間差を短くすることができる。この結果、水晶デバイスは検出温度に基づく温度補償を高精度に行うことが可能となる。
In addition, by providing the region where the voltage changes depending on the temperature and the temperature detection unit 140 on a part of the base 110, the influence of heat generated when the temperature detection unit 140 is energized can be reduced. More specifically, since the temperature detection unit 140 as a heat source is provided on the base 110 on which the crystal element 120 is mounted, heat generated by energization of the temperature detection unit 140 diffuses inside the base 110. Will be done. Therefore, as compared with the case where the temperature detection unit 140 is provided outside, the time difference for the temperature of the crystal element 120 and the temperature detected by the temperature detection unit 140 to be the same can be reduced. As a result, the crystal device can perform temperature compensation based on the detected temperature with high accuracy.
また、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、温度によって電圧が変化する領域（温度検出部１４０）が、水晶素子１２０を向く面に形成されている。 Further, in the crystal resonator which is an example of the crystal device according to the first embodiment, a region where the voltage changes according to the temperature (the temperature detection unit 140) is formed on the surface facing the crystal element 120.
このようにすることで、水晶素子１２０の温度と温度検出部１４０が検出する温度が同じとなるための時間差を短くすることができる。前述したように、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、温度検出部１４０で検出された検出値により温度変化に起因する水晶素子１２０の特性変化を補償している。このため、温度検出部１４０で検出する温度と、水晶素子１２０の温度との差を小さくすることで、より精度よく温度変化に起因する水晶素子１２０の特性変化を補償することができる。従って、このような構成にすることで、検出温度に基づく温度補償を高精度に行うことが可能となる。 By doing so, it is possible to reduce the time difference for the temperature of the crystal element 120 and the temperature detected by the temperature detection unit 140 to become the same. As described above, the crystal resonator, which is an example of the crystal device according to the first embodiment, compensates for a change in the characteristics of the crystal element 120 due to a change in temperature with a detection value detected by the temperature detection unit 140. Therefore, by reducing the difference between the temperature detected by the temperature detection unit 140 and the temperature of the crystal element 120, it is possible to more accurately compensate for a change in the characteristics of the crystal element 120 due to the temperature change. Therefore, with such a configuration, temperature compensation based on the detected temperature can be performed with high accuracy.
また、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、平面透視して、温度によって電圧が変化する領域、温度検出部１４０が、水晶素子１２０の励振電極部１２３と重なる位置に設けられている。 In addition, the crystal resonator, which is an example of the crystal device according to the first embodiment, has a region where the voltage changes depending on the temperature in a plan view, and a position where the temperature detection unit 140 overlaps the excitation electrode unit 123 of the crystal element 120. Is provided.
このようにすることで、水晶素子１２０の温度と温度検出部１４０が検出する温度が同じとなるための時間差を短くすることができる。前述したように、第一実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶振動子は、温度検出部１４０で検出された検出値により温度変化に起因する水晶素子１２０の特性変化を補償している。このため、温度検出部１４０で検出する温度と、水晶素子１２０の温度との差を小さくすることで、より精度よく温度変化に起因する水晶素子１２０の特性変化を補償することができる。従って、このような構成にすることで、検出温度に基づく温度補償を高精度に行うことが可能となる。 By doing so, it is possible to reduce the time difference for the temperature of the crystal element 120 and the temperature detected by the temperature detection unit 140 to become the same. As described above, the crystal resonator, which is an example of the crystal device according to the first embodiment, compensates for a change in the characteristics of the crystal element 120 due to a change in temperature with a detection value detected by the temperature detection unit 140. Therefore, by reducing the difference between the temperature detected by the temperature detection unit 140 and the temperature of the crystal element 120, it is possible to more accurately compensate for a change in the characteristics of the crystal element 120 due to the temperature change. Therefore, with such a configuration, temperature compensation based on the detected temperature can be performed with high accuracy.
第一実施形態に係る水晶モジュールは、このような水晶デバイスと、水晶デバイスを覆うように形成されている樹脂部材を備えている。このような水晶モジュールは、水晶デバイスを覆うように樹脂部材を形成しているので、水晶デバイスまたは水晶モジュールに隣接して設けられている電子部品の影響を低減させることを可能としている。 The crystal module according to the first embodiment includes such a crystal device and a resin member formed so as to cover the crystal device. In such a crystal module, since a resin member is formed so as to cover the crystal device, it is possible to reduce the influence of an electronic component provided adjacent to the crystal device or the crystal module.
第一実施形態に係る装置は、第一実施形態に係る水晶デバイスを用いている。前述したように第一実施形態に係る水晶デバイスは、小型・低背、かつ、温度を好適に検出することができるので、装置が存在する雰囲気中の温度により出力信号が不安定となることを低減させることができる。例えば、第一実施形態に係る水晶デバイスが移動通信機器に用いられている場合、移動通信機器が存在する温度が急激に変化した場合であっても、水晶素子１２０の温度と温度検出部１４０が検出する温度が同じとなる時間差を短くすることができるので、所望の周波数を出力することができ、装置の誤作動を低減させることが可能となる。 The apparatus according to the first embodiment uses the crystal device according to the first embodiment. As described above, the crystal device according to the first embodiment is small in size and low in height, and can appropriately detect the temperature, so that the output signal becomes unstable due to the temperature in the atmosphere where the device exists. Can be reduced. For example, when the crystal device according to the first embodiment is used in a mobile communication device, even when the temperature at which the mobile communication device exists rapidly changes, the temperature of the crystal element 120 and the temperature detection unit 140 are changed. Since the time difference at which the detected temperatures are the same can be shortened, a desired frequency can be output, and malfunction of the device can be reduced.
第一実施形態では、蓋体１３０にシリコンを用いて、温度によって電圧が変化する領域、温度検出部１４０をシリコンからなる蓋体１３０に設けてもよい。このとき、温度によって電圧が変化する領域、温度検出部１４０を基体１１０に設けた場合と同様の効果が得られる。 In the first embodiment, silicon may be used for the lid 130, and a region in which the voltage changes depending on the temperature, and the temperature detection unit 140 may be provided on the lid 130 made of silicon. At this time, an effect similar to the case where the region where the voltage changes depending on the temperature, that is, when the temperature detection unit 140 is provided on the base 110, is obtained.
＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶発振器は、基体または蓋体の一部に発振器の機能を備えた発振部が形成されている点で第一実施形態と異なる。
<Second embodiment>
The crystal oscillator, which is an example of the crystal device according to the second embodiment, differs from the first embodiment in that an oscillating unit having an oscillator function is formed in a part of a base or a lid.
第二実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶発振器は、水晶素子と、水晶素子が実装される基体と、基体の上面に接合される蓋体と、を有している。また、水晶発振器は、基体（または蓋体）に、ダイオードの機能を有した温度検出部、および、発振回路の機能を有した発振回路部が形成されている。 A crystal oscillator, which is an example of the crystal device according to the second embodiment, has a crystal element, a base on which the crystal element is mounted, and a lid joined to the upper surface of the base. In the crystal oscillator, a temperature detection unit having a diode function and an oscillation circuit unit having an oscillation circuit function are formed on a base (or a lid).
基体は、例えば、平板状の薄型直方体形状となっている。基板部（基体）の上面には、水晶素子を実装するための一対の搭載パッドと、ダイオードの機能を有した温度検出部と、が設けられている。基板部（基体）の下面には、例えば、六つの外部端子と、搭載パッドに実装されている水晶素子を発振させることができる発振回路部と、が設けられている。また、基板部（基体）には、複数、例えば、八つの導体が設けられている。温度検出部１４０のアノード端子１４１ａおよびカソード端子１４１ｂは、それぞれ導体によって外部端子１１２と電気的に接続している。このアノード端子１４１ａとカソード端子１４１ｂのそれぞれに接続している外部端子１１２間の電圧を測定することで、温度検出部１４０の温度を検出している。残りの四つの外部端子１１２は、それぞれ別の導体によって発振回路部と電気的に接続されている。一対の搭載パッド１１１は、それぞれのさらに他の導体によって発振回路部と電気的に接続されている。従って、所定の二つの外部端子１１２が温度検出部１４０での温度を検出するためのものである。残りの四つの外部端子１１２は、発振回路部を駆動させ所望の周波数信号を得るためのものである。 The base has, for example, a flat thin rectangular parallelepiped shape. A pair of mounting pads for mounting a crystal element and a temperature detector having a diode function are provided on the upper surface of the substrate (base). On the lower surface of the substrate unit (base), for example, six external terminals and an oscillation circuit unit that can oscillate the crystal element mounted on the mounting pad are provided. Further, a plurality of, for example, eight conductors are provided on the substrate (base). The anode terminal 141a and the cathode terminal 141b of the temperature detecting section 140 are electrically connected to the external terminal 112 by conductors, respectively. The temperature of the temperature detector 140 is detected by measuring the voltage between the external terminals 112 connected to the anode terminal 141a and the cathode terminal 141b, respectively. The remaining four external terminals 112 are electrically connected to the oscillation circuit unit by different conductors. The pair of mounting pads 111 are electrically connected to the oscillating circuit unit by respective other conductors. Therefore, the two predetermined external terminals 112 are for detecting the temperature in the temperature detecting unit 140. The remaining four external terminals 112 are for driving the oscillation circuit unit to obtain a desired frequency signal.
第二実施形態では、基体が薄型直方体形状となっており、基体が基板部からのみ構成されているため、基板部を基体と説明することがある。同様に、基板部を基体と説明することがある。 In the second embodiment, since the base has a thin rectangular parallelepiped shape and the base is constituted only by the substrate, the substrate is sometimes described as the base. Similarly, the substrate part may be described as a base.
第二実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶発振器は、ダイオード機能を有している基体または蓋体の別の一部が、水晶素子を発振させる発振回路の機能を有している。つまり、第二実施形態に係る水晶デバイスの一例である水晶発振器は、ダイオード機能を有している温度検出部と、発振回路の機能を有している発振回路部と、を備えた基体（または蓋体）を有しているといえる。 In a crystal oscillator, which is an example of the crystal device according to the second embodiment, another part of a base or a lid having a diode function has a function of an oscillation circuit that oscillates a crystal element. That is, a crystal oscillator, which is an example of the crystal device according to the second embodiment, includes a base (or a temperature detection unit having a diode function and an oscillation circuit unit having an oscillation circuit function). Cover).
このようにすることで、発振回路の機能を有する発振回路ＩＣを実装する必要がなくなるため、発振回路ＩＣの分だけ小型化することが可能となる。また、発振回路部と温度検出部との距離を従来と比較して短くすることができるので、高精度に温度を補償することが可能となる。 This eliminates the need to mount an oscillation circuit IC having the function of an oscillation circuit, so that the size of the oscillation circuit IC can be reduced. Further, since the distance between the oscillation circuit section and the temperature detection section can be reduced as compared with the related art, the temperature can be compensated with high accuracy.
第二実施形態では、温度変化によって電圧が変化する領域、温度検出部が基体に設けられている場合について説明しているが、温度検出部を蓋体に設けてもよい。このとき、温度検出部を基体に設けた場合と同様の効果が得られる。 In the second embodiment, the region where the voltage changes due to a temperature change and the case where the temperature detection unit is provided on the base are described. However, the temperature detection unit may be provided on the lid. At this time, the same effect as when the temperature detecting section is provided on the base can be obtained.
また、第二実施形態では、発振回路機能を有した発振回路部を基体（基板部）の下面に設けた場合について説明しているが、発振回路部を基板部（基体）の上面に温度変化によって電圧が変化する領域、温度検出部を並んで設けてもよい。 In the second embodiment, the case where the oscillation circuit unit having the oscillation circuit function is provided on the lower surface of the base (substrate unit) is described. The region where the voltage changes depending on the temperature and the temperature detection unit may be provided side by side.
本開示は、上述した実施形態に限定されず、種々の態様であってよい。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and may be various aspects.
水晶素子は、平板状でなく、中央部が肉厚となっているメサ型となっていてもよい。または、中央部が肉薄となっている逆メサ型となっていてもよい。 The crystal element may be a mesa type having a thick central portion instead of a flat plate shape. Alternatively, it may be an inverted mesa type having a thin center portion.
接続配線部は、励振電極部１２３から接続部まで直線状に延設されていなくともよく、例えば、水晶片の長辺まで延設した後、水晶片の長辺に沿って接続部まで延設していてもよい。 The connection wiring portion does not have to extend linearly from the excitation electrode portion 123 to the connection portion. For example, after extending to the long side of the crystal piece, extending to the connection portion along the long side of the crystal piece. It may be.
平板状の基体を用いた場合について説明したが、基体と蓋体とで形成される空間内に水晶素子を気密封止することができれば、基板部と枠部とから構成されている基体を用いてもよい。 The case where a flat substrate is used has been described. However, if a crystal element can be hermetically sealed in a space formed by the substrate and the lid, a substrate composed of a substrate and a frame is used. You may.
基体に温度検出部が設けられている場合について説明しているが、蓋体に温度検出部を設けてもよい。 The case where the temperature detection unit is provided on the base is described, but the temperature detection unit may be provided on the lid.
基体に発振回路部が設けられている場合について説明しているが、蓋体に発振回路部を設けてもよい。 Although the case where the oscillation circuit portion is provided on the base is described, the oscillation circuit portion may be provided on the lid.
温度検出部と発振回路部とが基体に設けられている場合について説明しているが、温度検出部を基体に設けつつ発振回路部を蓋体に設けてもよいし、温度検出部を蓋体に設けつつ発振回路部を基体に設けてもよい。 Although the case where the temperature detection unit and the oscillation circuit unit are provided on the base is described, the oscillation circuit unit may be provided on the cover while the temperature detection unit is provided on the base, or the temperature detection unit may be provided on the cover. The oscillation circuit portion may be provided on the base while being provided on the substrate.
水晶デバイスまたは水晶モジュールは、種々の装置に備えられてよい。装置は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ウェアブル端末、ゲーム機、カーナビゲーションシステム、ヘッドアップディスプレイ、車等であってもよい。 The crystal device or crystal module may be provided in various devices. The device may be, for example, a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a wearable terminal, a game machine, a car navigation system, a head-up display, a car, and the like.
１１０・・・基体
１１１・・・搭載パッド
１１２・・・外部端子
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２２・・・金属パターン
１２３・・・励振電極部
１２４・・・接続引出部
１２４ａ・・・接続部
１２４ｂ・・・引出部
１３０・・・蓋体
１３０ａ・・・蓋基板部
１３０ｂ・・・蓋枠部
１４０・・・温度検出部
１５０・・・導電部材
１６０・・・接合部材
110 ... base 111 ... mounting pad 112 ... external terminal 120 ... crystal element 121 ... crystal piece 122 ... metal pattern 123 ... excitation electrode part 124 ... connection lead part 124a ··· Connection part 124b ··· Pull out part 130 ··· lid 130a ··· lid substrate part 130b ··· lid frame part 140 ··· temperature detector 150 ··· conductive member 160 ··· joining member
Claims (6)
前記水晶素子が実装される基体と、
前記基体と接合され前記水晶素子を気密封止している蓋体と、
を備え、
前記基体または前記蓋体のいずれか一方の少なくとも一部が温度によって電圧が変化する領域を有している
水晶デバイス。 A crystal element,
A base on which the crystal element is mounted,
A lid joined to the base and hermetically sealing the crystal element,
With
A crystal device in which at least a part of either the base or the lid has a region in which a voltage changes according to temperature.
前記一部が、前記水晶素子を向く面に形成されている
水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1, wherein:
A crystal device, wherein the part is formed on a surface facing the crystal element.
平面透視して、前記一部が、前記水晶素子に形成されている励振電極部と重なる位置に形成されている
水晶デバイス。 The crystal device according to claim 2, wherein
A quartz crystal device in which the part is formed at a position overlapping with an excitation electrode portion formed in the quartz crystal element when seen through a plane.
前記基体または前記蓋体の別の一部が、前記水晶素子を発振させる発振回路の一部または全部の機能を有している
水晶デバイス。 The crystal device according to claim 1, wherein:
A crystal device in which another part of the base or the lid has part or all of the functions of an oscillation circuit for oscillating the crystal element.
前記水晶デバイスを覆うように形成されている樹脂部材と、を有する、
水晶モジュール。 A quartz device according to any one of claims 1 to 4,
And a resin member formed so as to cover the quartz crystal device,
Crystal module.
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