JP5337635B2 - Electronic devices - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器等に用いられる電子デバイスに関するものである。 The present invention relates to an electronic device used for an electronic device or the like.
従来より、携帯用の通信機器等の電子機器には、各種電子デバイスが用いられている。
これら電子デバイスのうち、例えば、圧電発振器について説明する。
従来の電子デバイスである圧電発振器200としては、図3に示すように、第一の凹部K1、第二の凹部K2を有する素子搭載部材210の第一の凹部K1内に、圧電振動素子220を実装して蓋部材214で気密封止され、前記第二の凹部K2内に、圧電振動素子220の例えば、発振回路や温度補償を行なうための回路を備えた集積回路素子230が収容された構造となっている。この圧電発振器200は、電子デバイスであって、第二の凹部K2の基板部211の他方の主面に、バンプ231を介して基板部211と接続されている集積回路素子230の回路形成面を保護するために、基板部211と集積回路素子230との間に樹脂240が充填されている。
Conventionally, various electronic devices have been used in electronic devices such as portable communication devices.
Among these electronic devices, for example, a piezoelectric oscillator will be described.
As shown in FIG. 3, a
前述の従来の圧電発振器200は、素子搭載部材210の基板部211の一方の主面に圧電振動素子220を実装し、当該基板部211の他方の主面に集積回路素子230を実装しているため、表面面積の小さい小型の電子デバイスを実現できる。また、従来の圧電発振器200は、基板部211の一方の主面に圧電振動素子220を実装した後に、基板部211の他方の主面に集積回路素子230を実装しているので、圧電振動素子220の周波数安定化のために行なう熱処理が集積回路素子230に印加されず、集積回路素子230の動作信頼性や接続信頼性を高めることができる(例えば、特許文献1参照)。
また、この圧電発振器200の第二の凹部K2の基板部211と接続されている集積回路素子230は、集積回路素子230の発振回路などを起動する際の起動電圧により、集積回路素子230が発熱することになる。その際、圧電発振器200は、外部の実装基板に実装されており、集積回路素子230の搭載されている第二の凹部K2が外部の実装基板に実装された状態で閉ざされた空間となっている。その結果、集積回路素子230からの発熱は、実装基板と第二の凹部K2とで閉ざされた空間に熱が籠もることになる。
In the conventional
In addition, the
しかしながら、従来の圧電発振器200においては、上述のように圧電発振器を外部の実装基板に実装した際に、集積回路素子の搭載される第二の凹部K2が閉ざされた空間となることから、集積回路素子230の発熱が第二の凹部K2内の空間に籠もり集積回路素子の感温素子の感知する温度が上昇することになり、圧電発振器200の第一の凹部K1に収容される圧電振動素子220の感知する温度と、第二の凹部K2に収容される集積回路素子230の感知する温度とに温度差が生じ、圧電発振器200の発振周波数が変動するという課題があった。
However, in the conventional
そこで、本発明の圧電発振器は、上記問題に鑑みてなされたものであり、集積回路素子の発熱により圧電発振器の発振周波数が変動することのない電子デバイスを提供することを課題とする。 Accordingly, the piezoelectric oscillator of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic device in which the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator does not fluctuate due to heat generated by the integrated circuit element.
本発明の電子デバイスは、第一の凹部と第二の凹部を有する素子搭載部材と、前記第一の凹部に収容され、圧電素板の両主面に励振用電極を備える圧電振動素子と、前記第二の凹部に収容され、少なくとも発振回路を備える集積回路素子と、前記第一の凹部を封止する蓋部材と、前記素子搭載部材の前記第二の凹部側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターンと一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子とを備える放熱基板とを備え、前記放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合さ
れ、前記放熱用パターンと前記枠部接続端子の一つとが接続され、前記放熱用パターンと接続された前記枠部接続端子と前記外部接続端子の一つとが接続されていることを特徴とするものである。
An electronic device of the present invention includes an element mounting member having a first recess and a second recess, a piezoelectric vibration element housed in the first recess, and provided with excitation electrodes on both main surfaces of the piezoelectric base plate, An integrated circuit element that is housed in the second recess and includes at least an oscillation circuit, a lid member that seals the first recess, and the main body that is joined to the second recess side of the element mounting member, A heat dissipating board provided with a heat dissipating pattern provided at the center of the surface, a frame connecting terminal provided at the four corners of one main surface, and an external connecting terminal provided at the four corners of the other main surface, The surface and the surface opposite to the circuit forming surface of the integrated circuit element are joined via a conductive adhesive, the heat dissipation pattern and one of the frame connection terminals are connected, and the heat dissipation pattern The frame connecting terminal connected to the outside It is characterized in that the one connection terminal is connected.
また、本発明の電子デバイスは、上記構成において、放熱用パターンと前記枠部接続端子を介して接続される前記外部接続端子がグランド端子として機能することを特徴とするものである。 In the electronic device according to the present invention, the external connection terminal connected to the heat dissipation pattern via the frame connection terminal functions as a ground terminal in the above configuration.
本発明の電子デバイスは、放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合され、放熱用パターンと枠部接続端子の一つとが接続され、放熱用パターンと接続された枠部接続端子と外部接続端子の一つとが接続されていることによって、集積回路素子の搭載された第二の凹部内に籠もった熱が放熱基板に熱伝導され、第二の凹部内に籠もった集積回路素子の発熱による温度と、放熱基板の持つ温度とが熱交換され、第二の凹部内の温度上昇を抑えることができる。即ち、集積回路素子からの発熱が、集積回路素子の回路形成面の反対側になる面と接続された放熱基板の金属部分を伝わっていく。これにより集積回路素子からの発熱は、放熱基板の金属部分を伝わり広範囲に広がり、集積回路素子と接続された放熱基板の金属部分の外部に露出した部分が外気にさらされているため、外気で熱冷却され、外部に放熱されることになる。その結果、集積回路素子の感温素子が感知する温度の温度上昇を抑えることができ、第一の凹部に収容されている圧電振動素子の感知する温度と、第二の凹部に収容されている集積回路素子の感知する温度との温度差を小さくできるため圧電発振器の発振周波数の変動を防ぐことが可能となる。 In the electronic device according to the present invention, the surface of the heat dissipation pattern and the surface opposite to the circuit forming surface of the integrated circuit element are joined via a conductive adhesive, and the heat dissipation pattern and one of the frame connection terminals Is connected, and the frame connection terminal connected to the heat radiation pattern and one of the external connection terminals are connected, so that the heat trapped in the second concave portion on which the integrated circuit element is mounted is dissipated. The heat generated by the integrated circuit element trapped in the second recess and the temperature of the heat dissipation substrate are heat-exchanged, and the temperature rise in the second recess can be suppressed. That is, the heat generated from the integrated circuit element is transmitted through the metal portion of the heat dissipation substrate connected to the surface of the integrated circuit element opposite to the circuit formation surface. As a result, heat generated from the integrated circuit element spreads over a wide range through the metal part of the heat dissipation board, and the exposed part of the metal part of the heat dissipation board connected to the integrated circuit element is exposed to the outside air. It is cooled by heat and radiated to the outside. As a result, the temperature increase of the temperature sensed by the temperature sensing element of the integrated circuit element can be suppressed, and the temperature sensed by the piezoelectric vibration element housed in the first recess and the second recess is housed. Since the temperature difference from the temperature sensed by the integrated circuit element can be reduced, fluctuations in the oscillation frequency of the piezoelectric oscillator can be prevented.
電子デバイスは、放熱用パターンと枠部接続端子を介して接続される外部接続端子がグランド端子として機能することから、外部の実装基板と接続した際にグランド端子が外部のグランド電極と接続されることで放熱面積を大きくでき、放熱効果を上げることが可能となる。 In the electronic device, since the external connection terminal connected via the heat radiation pattern and the frame connection terminal functions as a ground terminal, the ground terminal is connected to the external ground electrode when connected to an external mounting board. As a result, the heat radiation area can be increased, and the heat radiation effect can be increased.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、同一構成要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、電子デバイスを圧電発振器として説明する。以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted. The electronic device will be described as a piezoelectric oscillator. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る電子デバイスの一例を示した断面図である。
図1に示したように、電子デバイスである圧電発振器100は、素子搭載部材10と、蓋部材14、圧電振動素子20、集積回路素子30、放熱基板40とで主に構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
図1に示したように、素子搭載部材10は、第一の凹部K1と第二の凹部K2を有する構成となっており、基板部11、第一の枠部12、第二の枠部13とから構成されている。
基板部11は、第一の枠部12、第二の枠部13に挟まれた構造となっている。ここで、第一の枠部12は、基板部11に接合されて第一の凹部K1が形成される。また、第二の枠部13は、基板部11に接合されて第二の凹部K2が形成される。本発明における圧電発振器100は、放熱基板40側を向く第二の凹部K2側に集積回路素子30が収容されている。また、蓋部材14で封止される第一の凹部K1側には、圧電振動素子20が収容されている。ここで、素子搭載部材10を構成する基板部11と第一の枠部12、第二の枠部13とは、例えば、ガラス−セラミック、アルミナセラミックス等のセラミック材料からなる。
As shown in FIG. 1, the
The
蓋部材14は、圧電振動素子20の収容される第一の凹部K1を気密封止する構造となっている。また、蓋部材14は、42アロイやコバール、リン青銅等からなる。
The
圧電振動素子20は、圧電素板の両主面に励振用電極(図示せず)を備える構造となっている。また、圧電振動素子20は、所定の結晶軸でカットした圧電素板の両主面に形成された一対の励振用電極に、外部からの交番電圧が印加されると、所定の周波数で厚みすべり振動を起こす。圧電素板としては例えば水晶が用いられる。
The
集積回路素子30は、少なくとも発振回路を備える構成となっている。また、集積回路素子30は、基板部11の他方の主面に設けられた実装パターンにバンプ31を介して実装されることで接合されている。ここで、集積回路素子30の基板部11側を向く面には、回路が形成されている。また、集積回路素子30の収容される第二の凹部K2を形成する第二の枠部13には、その四隅に放熱基板40と接合される放熱基板接続端子15が設けられている。また、第二の枠部13の放熱基板接続端子15と放熱基板40の一方の主面の四隅に形成された枠部接続端子45とは、電気的および機械的に接合され、かつ固定されている。
集積回路素子30は、回路の形成された面に、周囲の温度状態を検知する感温素子、圧電振動素子20の温度特性を補償する温度補償データを有し、温度補償データに基づいて前記圧電振動素子20の振動特性を温度変化に応じて補正する温度補償回路、温度補償回路に接続されて所定の発振出力を生成する発振回路等が設けられている。前記発振回路で生成された発振出力は、外部に出力された後、例えばクロック信号等の基準信号として利用されることとなる。ここで圧電振動素子20と集積回路素子30は、基板部11の内部に設けられた内層配線(図示せず)により接続されている。
The
The
放熱基板40は、素子搭載部材10の第二の凹部K2側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターン41と一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子45と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子46とを備える構成となっている。
また、放熱基板40は、集積回路素子30の回路形成面の反対側と接する面に放熱用パターン41が形成されている。この放熱用パターン41は、放熱基板40の一方主面の四隅に設けられた枠部接続端子45の一つと接続されている。また、放熱基板40の他方の主面の四隅に設けられた外部接続端子46は、内層配線(図示せず)により向かい合っている端子が枠部接続端子45と接続されている。尚、放熱基板40の他方の主面の四隅に設けられた4つの外部接続端子46は、それぞれVCC端子、VCON端子、OUT端子、グランド端子として機能している。
ここで、前記放熱用パターン41と接続される枠部接続端子45は、グランド端子として機能する外部接続端子46と接続されている。尚、放熱基板40の材質としては、例えば、フレキシブル基板やセラミック基板などが用いられる。また、放熱用パターン41、枠部接続端子45、外部接続端子46の材質としては、例えば、金や銅などの熱伝導率の高い金属が用いられる。また、放熱基板接続端子15と枠部接続端子45は、放熱基板40と第二の枠部13との接続用端子として機能している。
The
Further, the
Here, the
以上より、集積回路素子30は、第二の凹部K2の形成される第二の枠部13を放熱基板40と接合したときに、回路の形成された面の反対側の面とが放熱基板40に設けられた放熱用パターン41と導電性接着剤42を介して接合されている。また、放熱用パターン41は、放熱基板40の一方の主面の四隅に設けられた枠部接続電極45の一つと接続されている。前記放熱パターン41と接続される一つの枠部接続端子45は、放熱基板40の他方の主面に設けられた一つの外部電極端子46と接続されている。つまり、集積回路素子30の回路の形成された面の反対側の面は、放熱基板40の一方の主面の中央に設けられた放熱用パターン41から放熱基板40の一方の主面の四隅に設けられた一つの枠部接続端子45を介して、放熱基板40の他方の主面の四隅に設けられた一つの外部接続端子46と接続されている。
As described above, in the
したがって、本発明の圧電発振器100は、集積回路素子30の回路の形成された面の反対側となる面が導電性接着剤42を介して放熱基板40と接合したことにより、放熱基板40が放熱板として機能する。その結果、本発明の圧電発振器100は、集積回路素子30の発熱により集積回路素子30の感温素子の感知する温度の上昇を抑えることができ、圧電発振器100の発振周波数の変動を防ぐことが可能となる。
即ち、本発明の圧電発振器100においては、集積回路素子30による発熱が導電性接着剤42を介して放熱基板40の一方の主面の中央に設けられた放熱用パターン41に熱伝導される構造となっている。また、放熱用パターン41は、放熱基板40の一方の主面の四隅に設けられた枠部接続端子45の一つと接続され、放熱基板40の他方の主面の四隅に設けられた外部接続端子46の一つに接続されている。これにより、本発明の圧電発振器100においては、集積回路素子30からの発熱が、集積回路素子30と接続された放熱基板40の導電性接着剤42、放熱用パターン41、枠部接続端子45、外部接続端子46の金属部分を伝わっていく。これにより集積回路素子30からの発熱は、広範囲に広がり、集積回路素子30と接続された放熱基板40の金属部分の外部に露出した部分が外気にさらされているため、外気で熱冷却され、外部に放熱されることになる。
Therefore, in the
That is, in the
また、本発明の圧電発振器100においては、集積回路素子30の回路の形成された面と反対側と接続されたグランド端子として機能する外部接続端子46が外部の実装基板のグランド電極と接合される構造となっている。このようにグランド端子が外部のグランド電極と接合された構造では、集積回路素子30からの発熱をグランド端子として機能する外部接続端子46から外部の実装基板のグランド電極に放熱できる。その際、圧電発振器のグランド端子として機能する外部接続端子46と接合される外部の実装基板のグランド電極は、その面積を大きくすることで、放熱面積を大きくでき放熱効果を高めることができる。
In the
また、前記した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態に示した電子デバイスは、圧電発振器100の第一の凹部K1に搭載する圧電振動素子20として、平面視矩形状の圧電素板の表面に励振用電極や、引出電極を設けた形態の圧電振動素子20を示したが、これに限定することなく、例えば、平面視形状が円形や、音叉形の圧電素板に各種電極を設けた形態の圧電振動素子でもよく、又圧電振動素子に変えて弾性表面波素子を用いても構わない。
In addition to the above-described embodiments, various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the electronic device shown in the above embodiment, as the
10・・・素子搭載部材
11・・・基板部
12・・・第一の枠部
13・・・第二の枠部
14・・・蓋部材
15・・・放熱基板接続端子
20・・・圧電振動素子
30・・・集積回路素子
31・・・バンプ
40・・・放熱基板
41・・・放熱用パターン
42・・・導電性接着剤
45・・・枠部接続端子
46・・・外部接続端子
K1・・・第一の凹部
K2・・・第二の凹部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第一の凹部に収容され、圧電素板の両主面に励振用電極を備える圧電振動素子と、
前記第二の凹部に収容され、少なくとも発振回路を備える集積回路素子と、
前記第一の凹部を封止する蓋部材と、
前記素子搭載部材の前記第二の凹部側に接合され、一方の主面の中央に設けられる放熱用パターンと一方の主面の四隅に設けられる枠部接続端子と他方の主面の四隅に設けられる外部接続端子とを備える放熱基板とを備え、
前記放熱用パターンの表面と前記集積回路素子の回路形成面の反対側になる面とが導電性接着剤を介して接合され、
前記放熱用パターンと前記枠部接続端子の一つとが接続され、
前記放熱用パターンと接続された前記枠部接続端子と前記外部接続端子の一つとが接続されていることを特徴とする電子デバイス。 An element mounting member having a first recess and a second recess;
A piezoelectric vibration element housed in the first recess, and provided with excitation electrodes on both principal surfaces of the piezoelectric element plate;
An integrated circuit element housed in the second recess and provided with at least an oscillation circuit;
A lid member for sealing the first recess;
Bonded to the second recess side of the element mounting member and provided at the center of one main surface, a heat radiation pattern provided at the four corners of one main surface, and provided at the four corners of the other main surface And a heat dissipation board provided with an external connection terminal,
The surface of the heat dissipation pattern and the surface opposite to the circuit forming surface of the integrated circuit element are bonded via a conductive adhesive,
The heat dissipation pattern and one of the frame connection terminals are connected,
The frame device connection terminal connected to the heat radiation pattern and one of the external connection terminals are connected.
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