JP6182360B2 - 水晶デバイス - Google Patents
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Description
<水晶デバイス100の構成>
図1は、水晶デバイス100の分解斜視図である。水晶デバイス100は、表面実装型の水晶デバイスであり、プリント基板等に実装されて使用される。水晶デバイス100は主に、水晶振動片110と、パッケージ120と、リッド板130と、により形成されている。水晶振動片110には、例えばATカットの水晶振動片が用いられる。ATカットの水晶振動片は、主面(YZ面)が結晶軸(XYZ)のY軸に対して、X軸を中心としてZ軸からY軸方向に35度15分傾斜されている。以下の説明では、ATカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をY’軸及びZ’軸として用いる。すなわち、水晶デバイス100において水晶デバイス100の長手方向をX軸方向、水晶デバイス100の高さ方向をY’軸方向、X軸方向及びY’軸方向に垂直な方向をZ’軸方向として説明する。
水晶デバイスでは、水晶デバイスに温度センサ等を配置することにより水晶振動片の温度が調節されても良い。また、水晶デバイスにはさらにヒーターが配置されることにより、水晶デバイス内に熱を発生させて水晶振動片を加温しても良い。以下にこのような様々な構成要素を有する水晶デバイスについて説明する。また、以下の説明では第1実施形態と同じ部分に関しては第1実施形態と同じ番号を付してその説明を省略する。
図4(a)は、水晶デバイス200の断面図である。水晶デバイス200は主に、水晶振動片110と、パッケージ220と、リッド板130と、温度センサ141と、により形成されている。
図4(b)は、水晶デバイス300の断面図である。水晶デバイス300は、主に水晶振動片110と、パッケージ220と、リッド板130と、温度センサ141と、ヒーター回路142と、集積回路143と、により構成され、水晶発振器として使用される。温度センサ141、ヒーター回路142、及び集積回路143は、パッケージ220の天井面222bに配置されている。ヒーター回路142は、例えば加熱抵抗又はパワートランジスタ等により構成される。ヒーター回路142はパッケージ220をY’軸方向に貫通する貫通電極226を介してアース端子225a、アース金属膜227c、及びリッド板130に電気的、熱的に接続される。そのため、ヒーター回路142で発生した熱は貫通電極226を介してアース金属膜227c及びリッド板130に伝えられる。集積回路143は、接続電極224に電気的に接続されて水晶振動片110の振動を制御する。また、集積回路143は温度センサ141及びヒーター回路142にも電気的に接続され、これらの構成部品を制御する。そのため、集積回路143は、温度センサ141が検出した温度に基づいてヒーター回路142の発熱量を調整することで水晶振動片110の温度を調整し、周波数を安定に調整することができる。
図5は、水晶デバイス400の断面図である。水晶デバイス400は主に、水晶振動片110と、パッケージ420と、リッド板130と、温度センサ141と、ヒーター回路142と、集積回路143と、により構成され、水晶発振器として使用される。
図6(a)は、LSI140が載置されたパッケージ120の上面図である。水晶デバイス100(図1参照)は、パッケージ120の底面121aにLSI(Large Scale Integration)140が載置されて水晶デバイス500として形成することができる。LSI140は、温度センサ141、ヒーター回路142、及び集積回路143の機能を集積したものである。
第1実施形態及び第2実施形態では、凹部の底面に形成されるアース金属膜を介して水晶振動片110が加熱されたが、アース金属膜の代わりに接続電極に導通する水晶金属膜を介して水晶振動片110が加熱されても良い。以下に、水晶金属膜が形成された水晶デバイスについて説明する。また、第1実施形態及び第2実施形態と同じ部分に関しては、第1実施形態及び第2実施形態と同じ符号を用いてその説明を省略する。
図7は、水晶デバイス600の断面図である。図7は、後述の図8(a)から図8(c)のC−C断面を含んだ断面図である。水晶デバイス600は、主に、水晶振動片110と、パッケージ620と、リッド板130と、により形成されている。パッケージ620は、第1層120a、第2層120b、及び第3層620cにより形成されている。第3層620cは、図3に示された第3層120cにおいてアース金属膜127cの代わりに接続電極124に貫通電極126cを介して電気的に接続される水晶金属膜627cが形成された層である。水晶金属膜627cは、水晶振動片110の主面の面積よりも広くなるように形成されている。
110 … 水晶振動片
111 … 励振電極
112 … 引出電極
120、220、420、620 … パッケージ
120a、220a、420a … 第1層
120b、220b、420b … 第2層
120c、220c、420c、620c … 第3層
121 … 凹部
121a、221b、421b … 底面
122a、221a、421a … 接合面
122b、222a … 実装面
123、423 … 載置部
124、224、424 … 接続電極
125、225 … 外部端子
125a、225a、425a … アース端子
125b … 水晶端子
126a、126b、126c、226 … 貫通電極
127a、227a … 枠状金属膜
127b、427b、627b … 金属膜
127c、227c、427c … アース金属膜
128、428 … 保持部
129 … キャスタレーション
130 … リッド板
140 … LSI(Large Scale Integration)
141 … 温度センサ
142 … ヒーター回路
143 … 集積回路
150 … プリント基板
151 … シームリング
152 … 導電性接着剤
153 … ハンダ
221 … 第1凹部
222 … 第2凹部
222b … 天井面
420d … 第4層
627c … 水晶金属膜
Claims (10)
- 所定の周波数で振動し、一対の励振電極及び前記一対の励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動片と、
上面が開口して形成され前記水晶振動片が載置される第1凹部を有し、前記第1凹部には前記一対の引出電極に導電性接着剤を介して接合される一対の接続電極が形成され、さらに前記第1凹部の底面には前記水晶振動片の主面の面積より広く形成されたアース金属膜が形成されたパッケージと、
前記上面に載置されて前記第1凹部を密閉し、金属材料により形成されるリッド板と、を有し、
前記水晶振動片は前記リッド板と前記アース金属膜とに挟まれるように載置され、
前記パッケージの下面には、前記リッド板及び前記アース金属膜に電気的に接続されるアース端子が形成され、
前記リッド板及び前記アース金属膜には前記アース端子を介して熱が伝えられて加熱され、前記水晶振動片が前記リッド板及び前記アース金属膜からの放射熱により加温される
水晶デバイス。 - 所定の周波数で振動し、一対の励振電極及び前記一対の励振電極から引き出された引出電極が形成された水晶振動片と、
上面が開口して形成され前記水晶振動片が載置される第1凹部を有し、前記第1凹部には前記一対の引出電極に導電性接着剤を介して接合される一対の接続電極が形成され、さらに前記第1凹部の底面には前記水晶振動片の主面の面積より広く形成され前記一対の接続電極に電気的に接続される一対の水晶金属膜が形成されたパッケージと、
前記上面に載置されて前記第1凹部を密閉し、金属材料により形成されるリッド板と、を有し、
前記水晶振動片は前記リッド板と前記一対の水晶金属膜とに挟まれるように載置され、
前記パッケージの下面には、前記リッド板に電気的に接続されるアース端子が形成され、
前記リッド板には前記アース端子を介して熱が伝えられて加熱され、前記一対の水晶金属膜が前記リッド板からの放射熱により加温され、前記水晶振動片が前記リッド板からの放射熱及び前記一対の水晶金属膜から伝わる熱により加温される水晶デバイス。 - 前記パッケージの前記下面には前記下面が開口して形成される第2凹部が形成され、
前記底面の反対側の前記第2凹部の天井面には、温度を測定する温度センサが配置される請求項1又は請求項2に記載の水晶デバイス。 - 前記パッケージの前記下面には前記下面が開口して形成される第2凹部が形成され、
前記第1凹部には温度を測定する温度センサと、前記リッド板及び前記アース金属膜に熱的に接続され発熱するヒーター回路とが配置され、
前記第2凹部には前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路が配置される請求項1に記載の水晶デバイス。 - 前記パッケージの前記下面には前記下面が開口して形成される第2凹部が形成され、
前記第1凹部には温度を測定する温度センサと、前記リッド板に熱的に接続され発熱するヒーター回路とが配置され、
前記第2凹部には前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路が配置される請求項2に記載の水晶デバイス。 - 前記第1凹部内には、温度を測定する温度センサと、前記リッド板及び前記アース金属膜に熱的に接続され発熱するヒーター回路と、前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路と、が配置される請求項1に記載の水晶デバイス。
- 前記第1凹部内には、温度を測定する温度センサと、前記リッド板に熱的に接続され発熱するヒーター回路と、前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路と、が配置される請求項2に記載の水晶デバイス。
- 前記パッケージの前記下面には前記下面が開口して形成される第2凹部が形成され、
前記第2凹部内には、温度を測定する温度センサと、前記リッド板及び前記アース金属膜に熱的に接続され発熱するヒーター回路と、前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路と、が配置される請求項1に記載の水晶デバイス。 - 前記パッケージの前記下面には前記下面が開口して形成される第2凹部が形成され、
前記第2凹部内には、温度を測定する温度センサと、前記リッド板に熱的に接続され発熱するヒーター回路と、前記温度センサ、前記ヒーター回路、及び前記水晶振動片を制御する集積回路と、が配置される請求項2に記載の水晶デバイス。 - 前記第1凹部の一方の側には前記水晶振動片を載置し、前記接続電極が形成される一対の載置部が形成され、
前記第1凹部の他方の側には、前記アース端子に電気的に接続される金属膜が形成される保持部が形成され、
前記水晶振動片は、前記金属膜上に形成される前記導電性接着剤に接触して保持される請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の水晶デバイス。
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