JP5819053B2 - Piezoelectric vibrator - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動子に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator used in an electronic device or the like.
従来の圧電デバイスは、その例として素子搭載部材、圧電振動素子、サーミスタ素子、蓋体とから主に構成されている構造が知られている(例えば、特許文献1を参照)。素子搭載部材は、基板部と第1の枠部と第2の枠部で構成されている。この素子搭載部材は、前記基板部の一方の主面に前記第1の枠部と第2の枠部が設けられて第1の凹部空間が形成される。第1の凹部空間内の基板部に第2の凹部空間が形成されている。第1の凹部空間内に露出する基板部の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられている。第2の凹部空間内に露出する基板部の一方の主面には、サーミスタ素子搭載パッドが設けられている。また、基板部の他方の主面の4隅には、外部接続用電極端子が設けられている。この圧電振動素子搭載パッド上には、導電性接着剤を介して電気的に接続される一対の励振用電極を表裏主面に有した圧電振動素子が搭載されている。この圧電振動素子を囲繞する素子搭載部材の第1の枠部の頂面には金属製の蓋体を被せられ、接合されている。これにより第1の凹部空間と第2の凹部空間が気密封止されている。また、サーミスタ素子搭載パッド上には、半田等の導電性接合材を介して接続されるサーミスタ素子が搭載されている。サーミスタ素子は、抵抗値と温度との関係が、例えば1対1で対応する式を示すものであり、その温度での抵抗値が、外部接続用電極端子を介して圧電デバイスの外へ出力される。この出力された抵抗値の変化から電圧が変化するため、電圧と温度との関係により、出力された抵抗値を電圧に換算することで、そのときの電圧から温度情報を得ることができる。例えば、電子機器等のメインIC内で温度情報に換算することができる。また、外部接続用電極端子は、2個一対の水晶振動素子用電極端子と、2個一対のサーミスタ素子用電極端子により構成されている。その水晶振動素子用電極端子は、対角に配置されている。また、サーミスタ素子用電極端子も同様に、対角に配置されている。 As a conventional piezoelectric device, for example, a structure mainly composed of an element mounting member, a piezoelectric vibration element, a thermistor element, and a lid is known (see, for example, Patent Document 1). The element mounting member includes a substrate part, a first frame part, and a second frame part. In the element mounting member, the first frame portion and the second frame portion are provided on one main surface of the substrate portion to form a first recess space. A second recess space is formed in the substrate portion in the first recess space. Two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads are provided on one main surface of the substrate portion exposed in the first recess space. A thermistor element mounting pad is provided on one main surface of the substrate portion exposed in the second recess space. Also, external connection electrode terminals are provided at the four corners of the other main surface of the substrate portion. On the piezoelectric vibration element mounting pad, a piezoelectric vibration element having a pair of excitation electrodes electrically connected via a conductive adhesive on the front and back main surfaces is mounted. The top surface of the first frame portion of the element mounting member that surrounds the piezoelectric vibration element is covered with a metal lid and joined. Thereby, the first recess space and the second recess space are hermetically sealed. A thermistor element connected via a conductive bonding material such as solder is mounted on the thermistor element mounting pad. The thermistor element is an expression in which the relationship between the resistance value and the temperature corresponds, for example, one to one, and the resistance value at that temperature is output to the outside of the piezoelectric device via the external connection electrode terminal. The Since the voltage changes due to the change in the output resistance value, the temperature information can be obtained from the voltage at that time by converting the output resistance value into a voltage according to the relationship between the voltage and the temperature. For example, it can be converted into temperature information in a main IC such as an electronic device. In addition, the external connection electrode terminal includes two pairs of crystal vibration element electrode terminals and two pairs of thermistor element electrode terminals. The crystal vibration element electrode terminals are arranged diagonally. Similarly, the thermistor element electrode terminals are also arranged diagonally.
しかしながら、従来の圧電デバイスにおいては、サーミスタ素子搭載パッドとサーミスタ素子用電極端子とは、サーミスタ素子用配線パターンを介して電気的に接続されているが、サーミスタ素子用配線パターンの配線距離が長い場合には、サーミスタ素子の並列容量が大きくなるため、正確なサーミスタの値を出力することができないといった課題があった。また、サーミスタ素子から出力値が異なってしまうことで、サーミスタ素子から出力された抵抗値を電圧に換算することで、そのときの電圧から温度情報を得ることができる。このようにして得られた温度情報と、実際の圧電振動素子の周囲の温度情報との差異が大きくなってしまうといった課題があった。 However, in the conventional piezoelectric device, the thermistor element mounting pad and the thermistor element electrode terminal are electrically connected via the thermistor element wiring pattern, but the thermistor element wiring pattern has a long wiring distance. However, since the parallel capacitance of the thermistor element becomes large, there is a problem that an accurate value of the thermistor cannot be output. In addition, since the output value from the thermistor element is different, the resistance value output from the thermistor element is converted into a voltage, whereby temperature information can be obtained from the voltage at that time. There is a problem that the difference between the temperature information obtained in this way and the temperature information around the actual piezoelectric vibration element becomes large.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、サーミスタ素子に発生する浮遊容量値を低減し、温度情報の差異を抑え、発振周波数が変動することを防ぐ圧電振動子を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a piezoelectric vibrator that reduces the stray capacitance value generated in the thermistor element, suppresses the difference in temperature information, and prevents the oscillation frequency from fluctuating. And
本発明の圧電振動子は、基板部と、この基板部の一方の主面に設けられる第1の枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられる第2の枠部とからなる素子搭載部材と、前記基板部と前記第1の枠部とで形成される第1の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、前記基板部と前記第2の枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対のサーミスタ素子搭載パッドに搭載されているサーミスタ素子と、前記第1の凹部空間を気密封止する蓋体と、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅に設けられている外部接続用電極端子と、を備え、前記外部接続用電極端子は、2個一対のサーミスタ素子用電極端子と2個一対の圧電振動素子用電極端子とから構成されており、前記サーミスタ素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、前記圧電振動素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、前記サーミスタ素子用電極端子が設けられていない対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、前記サーミスタ素子用電極端子は、前記サーミスタ素子搭載パッドとのみ接続されており、前記圧電振動素子用電極端子は、前記圧電振動素子搭載パッドとのみ接続されており、前記サーミスタ素子が、2つの前記サーミスタ素子用電極端子それぞれに近接した第2の凹部空間の2つの角部を結ぶ対角線に平行になるように配置されていることを特徴とするものである。
The piezoelectric vibrator of the present invention includes an element including a substrate portion, a first frame portion provided on one main surface of the substrate portion, and a second frame portion provided on the other main surface of the substrate portion. Mounted on a pair of piezoelectric vibration element mounting pads provided on the main surface of the substrate portion exposed in the first recess space formed by the mounting member, the substrate portion, and the first frame portion. A pair of thermistor element mounting pads provided on the main surface of the substrate portion exposed in a second recessed space formed by the piezoelectric vibration element and the substrate portion and the second frame portion. The mounted thermistor element, a lid for hermetically sealing the first recess space, and four corners of the main surface of the second frame opposite to the main surface on the substrate side. An external connection electrode terminal, and the external connection electrode terminal includes two pairs of thermistor element electrodes. Terminal and are composed of an electrode terminal pair of two piezoelectric vibrating element, the electrode terminal said thermistor element, wherein the said substrate portion of the main surface of the second frame portion of the main surface on the
本発明の圧電振動子は、基板部と、この基板部の一方の主面に設けられる第1の枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられる第2の枠部とからなる素子搭載部材と、前記基板部と前記第1の枠部とで形成される第1の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、前記基板部と前記第2の枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対のサーミスタ素子搭載パッドに搭載されているサーミスタ素子と、前記第1の凹部空間を気密封止する蓋体と、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅に設けられている外部接続用電極端子と、を備え、前記外部接続用電極端子は、2個一対のサーミスタ素子用電極端子と2個一対の圧電振動素子用電極端子とから構成されており、前記サーミスタ素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、前記圧電振動素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、前記サーミスタ素子用電極端子が設けられていない対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、前記サーミスタ素子用電極端子は、前記サーミスタ素子搭載パッドとのみ接続されており、前記圧電振動素子用電極端子は、前記圧電振動素子搭載パッドとのみ接続されており、前記第2の凹部空間の角部が隣接する外部接続用電極端子間に位置するように設けられており、前記サーミスタ素子が、2つの前記圧電振動素子用電極端子それぞれに近接した第2の凹部空間の開口部の辺と平行になるように配置されていることを特徴とするものである。
The piezoelectric vibrator of the present invention includes an element including a substrate portion, a first frame portion provided on one main surface of the substrate portion, and a second frame portion provided on the other main surface of the substrate portion. Mounted on a pair of piezoelectric vibration element mounting pads provided on the main surface of the substrate portion exposed in the first recess space formed by the mounting member, the substrate portion, and the first frame portion. A pair of thermistor element mounting pads provided on the main surface of the substrate portion exposed in a second recessed space formed by the piezoelectric vibration element and the substrate portion and the second frame portion. The mounted thermistor element, a lid for hermetically sealing the first recess space, and four corners of the main surface of the second frame opposite to the main surface on the substrate side. An external connection electrode terminal, and the external connection electrode terminal includes two pairs of thermistor element electrodes. The thermistor element electrode terminal is composed of a main surface on the opposite side of the main surface on the substrate portion side of the second frame portion. Of the corners, the piezoelectric vibration element electrode terminals are provided at two corners located diagonally, and the piezoelectric vibration
本発明の圧電振動子によれば、サーミスタ素子が第2の凹部空間内底面の対角線に平行になるように配置されていることによって、従来の圧電デバイスに比べてサーミスタ素子用配線パターンの配線距離を短くし、浮遊容量を小さくすることができる。よって、サーミスタ素子に接続されている浮遊容量を低減することができるので、正確なサーミスタの値を出力することができる。また、サーミスタ素子から正確な出力値を出力することができるので、サーミスタ素子から出力された抵抗値を換算することで得られた電圧から温度情報を得ることができる。このようにして得られた温度情報と、実際の圧電振動素子の周囲の温度情報との差異を低減することが可能となる。 According to the piezoelectric vibrator of the present invention, the thermistor element is arranged so as to be parallel to the diagonal line of the bottom surface in the second recess space, so that the wiring distance of the wiring pattern for the thermistor element is larger than that of the conventional piezoelectric device. And stray capacitance can be reduced. Therefore, since the stray capacitance connected to the thermistor element can be reduced, an accurate thermistor value can be output. In addition, since an accurate output value can be output from the thermistor element, temperature information can be obtained from the voltage obtained by converting the resistance value output from the thermistor element. The difference between the temperature information obtained in this way and the temperature information around the actual piezoelectric vibration element can be reduced.
本発明の圧電振動子によれば、第2の凹部空間の角部が隣接する外部接続用電極端子間に位置するように設けられており、第2の凹部空間内の壁部と平行になるようにサーミスタ素子が配置されていることにより、従来の圧電デバイスに比べてサーミスタ素子用配線パターンの配線距離を短くし、浮遊容量を小さくすることができる。よって、サーミスタ素子に接続されている浮遊容量を低減することができるので、正確なサーミスタの値を出力することができる。また、サーミスタ素子から正確な出力値を出力することができるので、サーミスタ素子から出力された抵抗値を換算することで得られた電圧から温度情報を得ることができる。このようにして得られた温度情報と、実際の圧電振動素子の周囲の温度情報との差異を低減することが可能となる。 According to the piezoelectric vibrator of the present invention, the corner portion of the second recess space is provided so as to be positioned between the adjacent external connection electrode terminals, and is parallel to the wall portion in the second recess space. By arranging the thermistor elements in this way, the wiring distance of the thermistor element wiring pattern can be shortened and the stray capacitance can be reduced as compared with the conventional piezoelectric device. Therefore, since the stray capacitance connected to the thermistor element can be reduced, an accurate thermistor value can be output. In addition, since an accurate output value can be output from the thermistor element, temperature information can be obtained from the voltage obtained by converting the resistance value output from the thermistor element. The difference between the temperature information obtained in this way and the temperature information around the actual piezoelectric vibration element can be reduced.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、圧電振動素子に水晶を用いた場合について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A case where quartz is used for the piezoelectric vibration element will be described.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る圧電振動子100は、図1及び図3に示すように、素子搭載部材110と圧電振動素子120と蓋体130とサーミスタ素子140で主に構成されている。この圧電振動子100は、前記素子搭載部材110に形成されている第1の凹部空間K1内に圧電振動素子120が搭載され、第2の凹部空間K2内には、サーミスタ素子140が搭載されている。その第1の凹部空間K1が蓋体130により気密封止された構造となっている。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
圧電振動素子120は、図1及び図3に示すように、水晶素板121に励振用電極122を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、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。水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極123と第1の凹部空間K1内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド111とを、導電性接着剤DSを介して電気的且つ機械的に接続することによって第1の凹部空間K1に搭載される。このときの引き出し電極123が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子120の先端部とする。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1〜図3に示すサーミスタ素子140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、電圧と温度との関係により、出力された抵抗値を電圧に換算することで、そのときの電圧から温度情報を得ることができる。サーミスタ素子140は、抵抗値と温度との関係が、例えば1対1で対応する式を示すものであり、その温度での抵抗値が、外部接続用電極端子Gを介して圧電振動子100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)で出力された抵抗値を電圧に換算することで温度情報を得ることができる。サーミスタ素子140は、図3に示すように、素子搭載部材110の第2の凹部空間K2内に露出した後述する基板部110aに設けられたサーミスタ素子搭載パッド112に半田等の導電性接合材HDを介して搭載されている。サーミスタ素子140は、図2に示すように、素子搭載部材110の第2の凹部空間K2の対角線と平行になるように搭載されている。つまり、第2の凹部空間K2を平面視した四角形の対角線とサーミスタ素子140が平行になるように搭載されている。
The
図1及び図3に示すように、素子搭載部材110は、基板部110aと、第1の枠部110b、第2の枠部110cとで主に構成されている。この素子搭載部材110は、前記基板部110aの一方の主面に第1の枠部110bが設けられて、第1の凹部空間K1が形成されている。また、素子搭載部材110の他方の主面に第2の枠部110cが設けられて、第2の凹部空間K2が形成されている。 尚、この素子搭載部材110を構成する基板部110a及び第2の枠部110cは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。第1の枠部110bは、42アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。また、第1の枠部110bは、基板部110aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜HB上にロウ付けなどにより接続される。第1の凹部空間K1内で露出した基板部110aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド111が設けられている。また、図1〜図3に示すように素子搭載部材110は、基板部110aの他方の主面と第2の枠部110cによって第2の凹部空間K2が形成されている。第2の凹部空間K2内で露出した基板部110aの他方の主面には、サーミスタ素子搭載パッド112が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
前記素子搭載部材110の第2の枠部110cの圧電振動素子搭載パッド111が設けられている面とは反対側の主面の4隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。外部接続用電極端子Gは、2個一対の圧電振動素子用電極端子G1と2個一対のサーミスタ素子用電極端子G2により構成されている。2個一対の圧電振動素子用電極端子G1は、前記素子搭載部材110の第2の枠部110cの他方の主面の対角に設けられている。また、2個一対のサーミスタ素子用電極端子G2は第2の枠部110cの前記圧電振動素子用電極端子G1が設けられている位置と異なる2つの隅部に設けられている。つまり、前記サーミスタ素子用電極端子G2は、前記圧電振動素子用電極端子G1が設けられている対角とは異なる第2の枠部110cの対角に設けられている。
External connection electrode terminals G are provided at the four corners of the main surface opposite to the surface on which the piezoelectric vibration element mounting pad 111 of the second frame portion 110c of the
圧電振動素子搭載パッド111といずれかの外部接続用電極端子Gは、前記素子搭載部材110の第2の凹部空間K2内の基板部110aに形成された部分を有する圧電振動素子用配線パターン113と、基板部110aに設けられた第1のビア導体114と、基板部110a及び第2の枠部110cの内部に形成された第2のビア導体115により接続されている。つまり、図4及び図5に示すように、圧電振動素子搭載パッド111は、第1のビア導体114を介して圧電振動素子用配線パターン113の一端と接続されている。また、圧電振動素子用配線パターン113の他端は、第2のビア導体115を介して圧電振動素子用電極端子G1と接続されている。よって、圧電振動素子搭載パッド111は、圧電振動素子用電極端子G1と電気的に接続されることになる。
The piezoelectric vibration element mounting pad 111 and any one of the external connection electrode terminals G include a piezoelectric vibration element wiring pattern 113 having a portion formed on the substrate portion 110a in the second recess space K2 of the
また、サーミスタ素子搭載パッド112とサーミスタ素子用電極端子G2は、前記素子搭載部材110の第2の凹部空間K2内の基板部110aに形成された部分を有するサーミスタ素子用配線パターン116と第2の枠部110cの内部に形成された第3のビア導体117により接続されている。つまり、図4(a)及び図4(b)に示すようにサーミスタ素子搭載パッド112は、サーミスタ素子用配線パターン116の一端と接続されている。また、サーミスタ素子用配線パターン116の他端は、第3のビア導体117を介してサーミスタ素子用電極端子G2と接続されている。よって、サーミスタ素子用搭載パッド112は、サーミスタ素子用電極端子G2と電気的に接続されることになる。
Further, the thermistor element mounting pad 112 and the thermistor element electrode terminal G2 have a portion formed on the substrate portion 110a in the second recessed space K2 of the
蓋体130は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)などからなる。このような蓋体130は、第1の凹部空間K1を、窒素ガスや真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、素子搭載部材110の第1の枠部110b上に載置され、第1の枠部110bの表面の金属と蓋体130の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第1の枠部110bに接合される。
The
前記導電性接着剤DS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(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ニッケル鉄(NiFe)、のうちのいずれかまたはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。 The conductive adhesive DS contains a conductive powder as a conductive filler in a binder such as a silicone resin. As the conductive powder, aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W ), Platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni), nickel iron (NiFe), or a combination thereof is used. .
尚、前記素子搭載部材110は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に圧電振動素子搭載パッド111、サーミスタ素子搭載パッド112、封止用導体膜HB、外部接続用電極端子G等となる導体ペーストを、また、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第1のビア導体114、第2のビア導体115、第3のビア導体117等となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。
When the
本発明の第1の実施形態に係る圧電振動子100によれば、サーミスタ素子140が第2の凹部空間K2内底面の対角線に平行になるように配置されていることによって、従来の圧電デバイスに比べてサーミスタ素子用配線パターン116の配線距離を短くし、浮遊容量を小さくすることができる。よって、サーミスタ素子140に接続されている浮遊容量を低減することができるので、正確なサーミスタ素子140の値を出力することができる。
According to the
また、サーミスタ素子140から正確な出力値を出力することができるので、サーミスタ素子140から出力された抵抗値を換算することで得られた電圧から温度情報を得ることができる。このようにして得られた温度情報と、実際の圧電振動素子120の周囲の温度情報との差異を低減することが可能となる。
In addition, since an accurate output value can be output from the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る圧電振動子200は、前記第2の凹部空間K2の角部が隣接する外部接続用電極端子G間に位置するように設けられており、前記第2の凹部空間内K2の壁部と平行になるようにサーミスタ素子140が配置されている点で第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
The
本発明の第2の実施形態に係る圧電振動子200は、図6に示すように、素子搭載部材210と圧電振動素子120と蓋体130とサーミスタ素子140で主に構成されている。この圧電振動子200は、前記素子搭載部材210に形成されている第1の凹部空間K1内に圧電振動素子120が搭載され、第2の凹部空間K2内には、サーミスタ素子140が搭載されている。その第1の凹部空間K1が蓋体130により気密封止された構造となっている。
As shown in FIG. 6, the
圧電振動素子120は、図6に示すように、水晶素板121に励振用電極122を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極122を介して水晶素板121に印加されると、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。水晶素板121は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。励振用電極122は、前記水晶素板121の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。このような圧電振動素子120は、その両主面に被着されている励振用電極122から延出する引き出し電極123と第1の凹部空間K1内底面に形成されている圧電振動素子搭載パッド111とを、導電性接着剤DSを介して電気的且つ機械的に接続することによって第1の凹部空間K1に搭載される。このときの引き出し電極123が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子120の先端部とする。
As shown in FIG. 6, the
図6〜図7に示すサーミスタ素子140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、電圧と温度との関係により、出力された抵抗値を電圧に換算することで、そのときの電圧から温度情報を得ることができる。サーミスタ素子140は、抵抗値と温度との関係が、例えば1対1で対応する式を示すものであり、その温度での抵抗値が、外部接続用電極端子Gを介して圧電振動子200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)で出力された抵抗値を電圧に換算することで温度情報を得ることができる。サーミスタ素子140は、図7に示すように、素子搭載部材210の第2の凹部空間K2内に露出した後述する基板部210aに設けられたサーミスタ素子搭載パッド212に半田等の導電性接合材HDを介して搭載されている。サーミスタ素子140は、図6に示すように、素子搭載部材210の前記第2の凹部空間K2内の壁部と平行になるように配置されている。
The
図7に示すように、素子搭載部材210は、基板部210aと、第1の枠部210b、第2の枠部210cとで主に構成されている。この素子搭載部材210は、前記基板部210aの一方の主面に第1の枠部210bが設けられて、第1の凹部空間K1が形成されている。また、素子搭載部材210の他方の主面に第2の枠部210cが設けられて、第2の凹部空間K2が形成されている。 尚、この素子搭載部材210を構成する基板部210a及び第2の枠部210cは、例えばアルミナセラミックス、ガラス−セラミックス等のセラミック材料を複数積層することよって形成されている。第1の枠部210bは、42アロイやコバール等の金属から成り、中心が打ち抜かれた枠状になっている。また、第1の枠部210bは、基板部210aの一方の主面の外周を囲繞するように設けられた封止用導体膜HB上にロウ付けなどにより接続される。第1の凹部空間K1内で露出した基板部210aの一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド211が設けられている。また、図6に示すように素子搭載部材210は、基板部210aの他方の主面と第2の枠部210cによって第2の凹部空間K2が形成されている。また、第2の凹部空間K2の角部が隣接する外部接続用電極端子間に位置するように設けられている。第2の凹部空間K2内で露出した基板部210aの他方の主面には、サーミスタ素子搭載パッド212が設けられている。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように前記素子搭載部材210の第2の枠部210cの圧電振動素子搭載パッド211が設けられている面とは反対側の主面の4隅には、外部接続用電極端子Gが設けられている。外部接続用電極端子Gは、2個一対の圧電振動素子用電極端子G1と2個一対のサーミスタ素子用電極端子G2により構成されている。2個一対の圧電振動素子用電極端子G1は、前記素子搭載部材210の第2の枠部210cの他方の主面の対角に設けられている。また、2個一対のサーミスタ素子用電極端子G2は第2の枠部210cの前記圧電振動素子用電極端子G1が設けられている位置と異なる2つの隅部に設けられている。つまり、前記サーミスタ素子用電極端子G2は、前記圧電振動素子用電極端子G1が設けられている対角とは異なる第2の枠部210cの対角に設けられている。
As shown in FIG. 8, external connection electrode terminals G are provided at the four corners of the main surface opposite to the surface on which the piezoelectric vibration element mounting pads 211 of the second frame portion 210c of the
圧電振動素子搭載パッド211といずれかの外部接続用電極端子Gは、前記素子搭載部材210の第2の凹部空間K2内の基板部210aに形成された部分を有する圧電振動素子用配線パターン213と、基板部210aに設けられた第1のビア導体214と、基板部210a及び第2の枠部210cの内部に形成された第2のビア導体215により接続されている。つまり、図8及び図9に示すように、圧電振動素子搭載パッド211は、第1のビア導体214を介して圧電振動素子用配線パターン213の一端と接続されている。また、圧電振動素子用配線パターン213の他端は、第2のビア導体215を介して圧電振動素子用電極端子G1と接続されている。よって、圧電振動素子搭載パッド211は、圧電振動素子用電極端子G1と電気的に接続されることになる。
The piezoelectric vibration element mounting pad 211 and any one of the external connection electrode terminals G include a piezoelectric vibration
また、サーミスタ素子搭載パッド212とサーミスタ素子用電極端子G2は、前記素子搭載部材210の第2の凹部空間K2内の基板部210aに形成された部分を有するサーミスタ素子用配線パターン216と第2の枠部210cの内部に形成された第3のビア導体217により接続されている。つまり、図9(a)及び図9(b)に示すようにサーミスタ素子搭載パッド212は、サーミスタ素子用配線パターン216の一端と接続されている。また、サーミスタ素子用配線パターン216の他端は、第3のビア導体217を介してサーミスタ素子用電極端子G2と接続されている。よって、サーミスタ素子用搭載パッド212は、サーミスタ素子用電極端子G2と電気的に接続されることになる。
Further, the thermistor
蓋体130は、例えば、Fe−Ni合金(42アロイ)やFe−Ni−Co合金(コバール)などからなる。このような蓋体130は、第1の凹部空間K1を、窒素ガスや真空などで気密的に封止される。具体的には、蓋体130は、所定雰囲気で、素子搭載部材210の第1の枠部210b上に載置され、第1の枠部210bの表面の金属と蓋体130の金属の一部とが溶接されるように所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、第1の枠部210bに接合される。
The
本発明の第2の実施形態に圧電振動子200によれば、第2の凹部空間K2の角部が隣接する外部接続用電極端子G間に位置するように設けられており、第2の凹部空間K2内の壁部と平行になるようにサーミスタ素子140が配置されていることにより、従来の圧電デバイスに比べてサーミスタ素子用配線パターン216の配線距離を短くし、浮遊容量を小さくすることができる。よって、サーミスタ素子140に接続されている浮遊容量を低減することができるので、正確なサーミスタ素子140の値を出力することができる。また、サーミスタ素子140から正確な出力値を出力することができるので、サーミスタ素子140から出力された抵抗値を換算することで得られた電圧から正確な温度情報を得ることができる。よって、このようにして得られた温度情報と、実際の圧電振動素子120の周囲の温度情報との差異を低減することが可能となる。
According to the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子120を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the case where crystal is used as the piezoelectric material constituting the
110・・・素子搭載部材
110a・・・基板部
110b・・・第1の枠部
110c・・・第2の枠部
111・・・圧電振動素子搭載パッド
112・・・サーミスタ素子搭載パッド
120・・・圧電振動素子
121・・・水晶素板
122・・・励振用電極
123・・・引き出し電極
130・・・蓋体
140・・・サーミスタ素子
100・・・圧電振動子
K1・・・第1の凹部空間
K2・・・第2の凹部空間
DS・・・導電性接着剤
HD・・・導電性接合材
HB・・・封止用導体膜
G・・・外部接続用電極端子
G1・・・圧電振動素子用電極端子
G2・・・サーミスタ素子用電極端子
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板部と前記第1の枠部とで形成される第1の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記基板部と前記第2の枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対のサーミスタ素子搭載パッドに搭載されているサーミスタ素子と、
前記第1の凹部空間を気密封止する蓋体と、
前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅に設けられている外部接続用電極端子と、を備え、
前記外部接続用電極端子は、2個一対のサーミスタ素子用電極端子と2個一対の圧電振動素子用電極端子とから構成されており、
前記サーミスタ素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、
前記圧電振動素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、前記サーミスタ素子用電極端子が設けられていない対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、
前記サーミスタ素子用電極端子は、前記サーミスタ素子搭載パッドとのみ接続されており、
前記圧電振動素子用電極端子は、前記圧電振動素子搭載パッドとのみ接続されており、
前記サーミスタ素子が、2つの前記サーミスタ素子用電極端子それぞれに近接した第2の凹部空間の2つの角部を結ぶ対角線に平行になるように配置されている
ことを特徴とする圧電振動子。 An element mounting member comprising a substrate portion, a first frame portion provided on one main surface of the substrate portion, and a second frame portion provided on the other main surface of the substrate portion;
Piezoelectric vibrations mounted on two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads provided on the main surface of the substrate part exposed in the first recess space formed by the substrate part and the first frame part. Elements,
A thermistor element mounted on a pair of thermistor element mounting pads provided on the main surface of the substrate part exposed in a second recessed space formed by the substrate part and the second frame part; ,
A lid for hermetically sealing the first recessed space;
An external connection electrode terminal provided at four corners of the main surface on the opposite side of the main surface of the second frame portion on the substrate portion side;
The external connection electrode terminal is composed of two pairs of thermistor element electrode terminals and two pairs of piezoelectric vibration element electrode terminals,
The electrode terminals for the thermistor element are respectively provided at two corners located diagonally among the four corners of the main surface opposite to the main surface of the second frame portion on the substrate portion side,
The electrode terminal for the piezoelectric vibration element is diagonally not provided with the electrode terminal for the thermistor element among the four corners of the main surface of the second frame portion opposite to the main surface on the substrate portion side. It is provided at each of the two corners
The electrode terminal for the thermistor element is connected only to the thermistor element mounting pad,
The piezoelectric vibration element electrode terminal is connected only to the piezoelectric vibration element mounting pad,
The piezoelectric thermistor, wherein the thermistor element is arranged so as to be parallel to a diagonal line connecting two corners of the second recessed space adjacent to each of the two electrode terminals for the thermistor element.
前記基板部と前記第1の枠部とで形成される第1の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対の圧電振動素子搭載パッドに搭載されている圧電振動素子と、
前記基板部と前記第2の枠部とで形成される第2の凹部空間内に露出した前記基板部の主面に設けられた2個一対のサーミスタ素子搭載パッドに搭載されているサーミスタ素子と、
前記第1の凹部空間を気密封止する蓋体と、
前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅に設けられている外部接続用電極端子と、を備え、
前記外部接続用電極端子は、2個一対のサーミスタ素子用電極端子と2個一対の圧電振動素子用電極端子とから構成されており、
前記サーミスタ素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、
前記圧電振動素子用電極端子は、前記第2の枠部の前記基板部側の主面とは反対側の主面の4隅のうち、前記サーミスタ素子用電極端子が設けられていない対角に位置する2隅にそれぞれ設けられており、
前記サーミスタ素子用電極端子は、前記サーミスタ素子搭載パッドとのみ接続されており、
前記圧電振動素子用電極端子は、前記圧電振動素子搭載パッドとのみ接続されており、
前記第2の凹部空間の角部が隣接する外部接続用電極端子間に位置するように設けられており、
前記サーミスタ素子が、2つの前記圧電振動素子用電極端子それぞれに近接した第2の凹部空間の開口部の辺と平行になるように配置されている
ことを特徴とする圧電振動子。 An element mounting member comprising a substrate portion, a first frame portion provided on one main surface of the substrate portion, and a second frame portion provided on the other main surface of the substrate portion;
Piezoelectric vibrations mounted on two pairs of piezoelectric vibration element mounting pads provided on the main surface of the substrate part exposed in the first recess space formed by the substrate part and the first frame part. Elements,
A thermistor element mounted on a pair of thermistor element mounting pads provided on the main surface of the substrate part exposed in a second recessed space formed by the substrate part and the second frame part; ,
A lid for hermetically sealing the first recessed space;
An external connection electrode terminal provided at four corners of the main surface on the opposite side of the main surface of the second frame portion on the substrate portion side;
The external connection electrode terminal is composed of two pairs of thermistor element electrode terminals and two pairs of piezoelectric vibration element electrode terminals,
The electrode terminals for the thermistor element are respectively provided at two corners located diagonally among the four corners of the main surface opposite to the main surface of the second frame portion on the substrate portion side,
The electrode terminal for the piezoelectric vibration element is diagonally not provided with the electrode terminal for the thermistor element among the four corners of the main surface of the second frame portion opposite to the main surface on the substrate portion side. It is provided at each of the two corners
The electrode terminal for the thermistor element is connected only to the thermistor element mounting pad,
The piezoelectric vibration element electrode terminal is connected only to the piezoelectric vibration element mounting pad,
The corner portion of the second recess space is provided so as to be positioned between adjacent external connection electrode terminals,
The piezoelectric thermistor, wherein the thermistor element is arranged so as to be parallel to the side of the opening of the second recess space adjacent to each of the two electrode terminals for the piezoelectric vibration element.
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