JP6538310B2 - Piezoelectric device with thermostat - Google Patents
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Description
本発明は、恒温槽付圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a thermostat-equipped piezoelectric device.
恒温槽を有する圧電デバイスが知られている。例えば、特許文献1では、実装基板と、実装基板の一方の主面に実装された温度補償型水晶発振器(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)と、実装基板の他方の主面に実装されたヒータと、これらを収容するケースとを有した恒温槽付水晶発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)を開示している。なお、ヒータ及びケースによって恒温槽が構成されている。恒温槽によってTCXOの周囲の温度は一定とされる。これにより、TCXOの発振信号の周波数が温度によって変動してしまうことが低減される。
Piezoelectric devices having a thermostat are known. For example, in
特許文献1において、TCXOは、いわゆるH型パッケージを有するものとされている。すなわち、TCXOは、第1凹部及びその背面に位置する第2凹部を有する素子搭載部材と、第1凹部に収容された振動素子と、第2凹部に収容された集積回路素子(IC)とを有している。第1凹部は、蓋体が素子搭載部材に接合されることによって密閉されている。このTCXOは、第2凹部側を実装基板に向けて実装基板に実装されている。
In
特許文献1の技術において、TCXOの振動素子と、ヒータとの間には、第2凹部(IC)及び実装基板が介在している。従って、ヒータの熱が振動素子の周囲の雰囲気(第1凹部の雰囲気)に伝わりにくい。その結果、例えば、OCXOを起動したときに、振動素子の温度が一定の温度になるまでに時間がかかり、ひいては、発振信号の周波数が安定するまで時間がかかるおそれがある。
In the technology of
従って、振動素子の温度を迅速に一定の温度にできる恒温槽付圧電デバイスが提供されることが望まれる。 Therefore, it is desirable to provide a thermostat-equipped piezoelectric device that can quickly bring the temperature of the vibrating element to a constant temperature.
本発明の一態様に係る恒温槽付圧電デバイスは、第1実装面及びその背面の第2実装面を有する実装基体と、前記第1実装面に実装された圧電デバイスと、前記第2実装面に実装されたヒータと、前記圧電デバイス、前記実装基体及び前記ヒータを収容するケースと、を有し、前記圧電デバイスは、第1搭載面及びその背面の第2搭載面を有する基板部、前記基板部の前記第1搭載面側に位置し、前記第1搭載面を底面とする第1凹部を構成する第1枠部、及び、前記基板部の前記第2搭載面側に位置し、前記第2搭載面を底面とする第2凹部を構成する第2枠部を有する絶縁部材を含む素子搭載部材と、前記第1凹部に収容された振動素子と、前記第2凹部に収容された集積回路素子と、を有し、前記第2枠部の前記基板部とは反対側の頂面を前記第1実装面に対向させて実装され、前記素子搭載部材は、前記絶縁部材の材料よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記第2枠部の前記頂面にて前記絶縁部材の外部に露出し、一部が前記絶縁部材内に位置し、前記振動素子、前記集積回路素子及び前記圧電デバイスのその他の電子素子に対して電気的に非接続とされている第1導電体を有している。 A piezoelectric device with a thermostat according to an aspect of the present invention comprises a mounting base having a first mounting surface and a second mounting surface on the back surface, a piezoelectric device mounted on the first mounting surface, and the second mounting surface. A substrate portion having a first mounting surface and a second mounting surface on the back surface of the piezoelectric device, the piezoelectric device, the mounting base, and a case for housing the heater; A first frame portion that is located on the first mounting surface side of the substrate portion and that forms a first recess with the first mounting surface as a bottom surface, and is located on the second mounting surface side of the substrate portion, An element mounting member including an insulating member having a second frame portion forming a second concave portion having a second mounting surface as a bottom surface, a vibration element accommodated in the first concave portion, and an accumulation accommodated in the second concave portion A top surface of the second frame portion opposite to the substrate portion; Is mounted facing the first mounting surface, the element mounting member is made of a material having a thermal conductivity higher than that of the material of the insulating member, and the top surface of the second frame portion A first conductor exposed to the outside, a part of which is located in the insulating member, and electrically disconnected from the vibrating element, the integrated circuit element, and other electronic elements of the piezoelectric device Have.
好適には、前記第1導電体は、前記基板部の内部に前記第1凹部と重なる部分を有する。 Preferably, the first conductor has a portion overlapping the first recess inside the substrate portion.
好適には、前記第1導電体は、前記第1凹部内に露出する部分を有する。 Preferably, the first conductor has a portion exposed in the first recess.
好適には、前記第1導電体は、前記第1実装面に設けられた実装パッドとバンプによって接合された部分を有する。 Preferably, the first conductor has a portion joined to a mounting pad provided on the first mounting surface by a bump.
好適には、前記実装基体は、前記第1実装面及び前記第2実装面を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の材料よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記ヒータと重なる位置にて前記第1実装面から前記第2実装面へ前記絶縁基体を貫通し、バンプによって前記第1導電体と接続された第2導電体と、を有している。 Preferably, the mounting substrate is made of an insulating substrate having the first mounting surface and the second mounting surface, and a material having a thermal conductivity higher than the material of the insulating substrate, and the mounting substrate overlaps the heater. And a second conductor which penetrates the insulating base from a first mounting surface to the second mounting surface and is connected to the first conductor by a bump.
好適には、前記第1導電体は、電気的に浮遊状態とされている。 Preferably, the first conductor is in an electrically floating state.
好適には、前記第1導電体は、基準電位が付与されている。 Preferably, the first conductor is applied with a reference potential.
上記の構成によれば、振動素子の温度を迅速に一定の温度にできる。 According to the above configuration, the temperature of the vibrating element can be quickly made constant.
以下、本発明の実施形態に係るOCXOについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, an OCXO according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and dimensional ratios and the like in the drawings do not necessarily coincide with actual ones.
OCXOは、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともにz方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。 In OCXO, any direction may be upward or downward, but hereinafter, for convenience, the orthogonal coordinate system xyz is defined and the positive side of the z direction is upward, and the terms such as the upper surface and the lower surface Shall be used.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るOCXO1の概略構成を、一部を破断して示す斜視図である。また、図2は、図1のII−II線における断面図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing a schematic configuration of an
OCXO1は、例えば、TCXO3と、TCXO3の周囲の雰囲気を所定の温度に維持するとともにTCXO3と外部機器との電気的接続を仲介するための恒温槽5とを有している。
The OCXO 1 has, for example,
TCXO3は、例えば、素子搭載部材7と、素子搭載部材7に搭載された振動素子9(図2)及びIC11(図2)と、振動素子9を封止するための蓋体13とを有している。
The TCXO 3 has, for example, an element mounting member 7, a vibrating element 9 (FIG. 2) and an IC 11 (FIG. 2) mounted on the element mounting member 7, and a
素子搭載部材7は、例えば、絶縁部材15と、絶縁部材15の表面又は内部に設けられた各種の導体(導電体。以下、同様。)とを有している。絶縁部材15は、図2に示すように、上方に開口し、振動素子9を収容する第1凹部15aと、下方に開口し、IC11を収容する第2凹部15bとを有している。別の観点では、絶縁部材15は、基板部15cと、基板部15cの一方の主面(第1搭載面15ca)上に位置する第1枠部15dと、基板部15cの他方の主面(第2搭載面15cb)上に位置する第2枠部15eとを有している。
The element mounting member 7 includes, for example, an
振動素子9は、例えば、平板状の圧電素板10(図2)と、圧電素板10の両主面に設けられた1対の励振電極32(図4参照)とを備えている。圧電素板10は、例えば、水晶のような石英材料よりなり、結晶軸に対し所定の角度で切断され、平面視で長方形状とされている。振動素子9は、1対の励振電極32に電圧が印加されることにより、所定の周波数で厚みすべり振動を生じる。
The vibrating
蓋体13は、第1枠部15dの上面に接合され、第1凹部15aを封止する。蓋体13は、金属等の導電材料により構成されてもよいし、絶縁材料により構成されてもよいし、絶縁層と導電層とを積層した複合材料により構成されてもよい。例えば、蓋体13は、金属板から構成されており、この金属板は、シーム溶接等により第1枠部15dに接合される。
The
恒温槽5は、例えば、TCXO3が実装される実装基体17と、TCXO3を収容するケース19と、ケース19内の雰囲気を加熱するためのヒータ21(図2)と、OCXO1を外部機器に実装するための複数(本実施形態では4個)の外部端子23とを有している。なお、実装基体17には、TCXO3及びヒータ21以外に、各種の電子部品(例えば電源用IC等)が実装されてもよい。
For example, the
実装基体17は、例えば、プリント配線基板により構成されており、絶縁基体24と、絶縁基体24に設けられた各種の導体とを有している。絶縁基体24(実装基体17)は、第1実装面24aと、その背面の第2実装面24bとを有している。第1実装面24aにはTCXO3が実装され、第2実装面24bにはヒータ21が実装されている。すなわち、TCXO3とヒータ21との間には実装基体17が介在している。絶縁基体24は、例えば、ガラスエポキシ材よりなる。
The
ケース19は、例えば、金属材料よりなり、TCXO3、実装基体17及びヒータ21を収容している。ケース19は、特に図示しないが、例えば、ケース19の下面を構成する部材と、ケース19の上面及び外周面を構成する部材とが固定されて構成されている。両部材は気密に接合されている(ケース19の内部は密閉されている)ことが好ましい。
The
ヒータ21は、例えば、実装基体17の第2実装面24bにおいて、TCXO3と重なる位置に接合されている。より具体的には、例えば、平面視において、ヒータ21は、TCXO3よりも大きく、TCXO3は、ヒータ21の配置範囲内に収まっている。ヒータ21は、例えば、所定のパターンに延びる導電体(抵抗体)を絶縁材料により封止して構成されており、実装基体17を介して印加された電圧に応じた熱を生じる。ヒータ21は、特に図示しないが、バンプによって実装基体17と電気的に接続されるとともに固定されていてもよいし、伝熱性が比較的高い接着剤によって実装基体17に固定されるとともにボンディングワイヤによって実装基体17に電気的に接続されていてもよい。ヒータ21がバンプによって実装基体17に実装される場合、ヒータ21と実装基体17との間等にはアンダーフィルが配置されてもよい。
The
複数の外部端子23は、例えば、ピン状の端子であり、一端側が、実装基体17に形成された孔に挿通され、半田等により実装基体17に固定されるとともに電気的に接続されている。複数の外部端子23の他端側は、例えば、ケース19の下面から延び出ている。なお、複数の外部端子23は、ケース19に対して固定され、実装基体17とケース19の下面との間隔を確保しつつ、実装基体17とケース19とを固定することに寄与してもよい。
The plurality of
図3は、図2の一部拡大図である。 FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
素子搭載部材7は、導体(パッドや配線)として、実装基体17とIC11とを電気的に接続するための導体、及び、IC11と振動素子9とを電気的に接続するための導体を有している。これに加えて、素子搭載部材7は、ヒータ21から第1凹部15a(振動素子9)への伝熱性を向上させるために設けられ、IC11、振動素子9及びTCXO3のその他の電子素子に対して非接続とされた導体(第1導電体61)を有している。具体的には、以下のとおりである。
The element mounting member 7 has a conductor for electrically connecting the mounting
絶縁部材15は、例えば、アルミナ等のセラミックからなる層状部材を複数枚重ねて形成されている。図3の例では、絶縁部材15は、基板部15cを構成する2枚の層状部材15f及び15g、第1枠部15dを構成する層状部材、及び、第2枠部15eを構成する層状部材の4枚が重ねられて形成されている。
The insulating
素子搭載部材7は、第2枠部15eの下面に設けられた複数の被実装パッド25と、複数の被実装パッド25から延びる複数の搭載部材配線26とを有している。
The element mounting member 7 has a plurality of mounting
複数の被実装パッド25(後述する25Hを除く)は、基本的には、TCXO3に対する信号の入出力のためのものであり、複数の搭載部材配線26を介して、第2凹部15bの底面(第2搭載面15cb)設けられた、IC11を実装するための複数のパッド(不図示)のいずれかに接続されている。
The plurality of mounting pads 25 (except 25H described later) are basically for inputting and outputting signals to and from the
特に図示しないが、IC11を実装するための複数のパッドのいずれか2つは、2本の搭載部材配線26を介して、第1凹部15aの底面(第1搭載面15ca)に設けられた、振動素子9を搭載するための1対のパッドと接続されている。
Although not particularly shown, any two of the plurality of pads for mounting the
複数の被実装パッド25の第2枠部15eの下面内における配置位置、平面形状及び面積は適宜に設定されてよい。例えば、複数の被実装パッド25は、第2枠部15eの4隅、又は、4隅及び長辺の中間位置に設けられている。
The arrangement position, the planar shape, and the area of the plurality of mounting
搭載部材配線26は、例えば、絶縁部材15の少なくとも一部を上下方向に貫通するビア導体及び基板部15cの内部を基板部15cに平行に延びる層状導体によって構成されている。なお、搭載部材配線26は、第1搭載面15ca又は第2搭載面15cbに設けられた層状導体を含んでいてもよい。
The mounting
複数の被実装パッド25は、ヒータ21の熱を伝達するための伝熱用被実装パッド25Hを含んでいる。また、複数の搭載部材配線26は、ヒータ21の熱を伝達するための伝熱用搭載部材配線26Hを含んでいる。伝熱用被実装パッド25H及び伝熱用搭載部材配線26Hは、IC11、振動素子9及びTCXO3のその他の電子素子に非接続とされており、上述の第1導電体61を構成している。
The plurality of mounting
伝熱用被実装パッド25H及び伝熱用搭載部材配線26Hは、基本的には、IC11等の電子素子に非接続であることを除いて、他の被実装パッド25及び他の搭載部材配線26と同様の構成とされてよい。
Basically, the other mounting
例えば、伝熱用被実装パッド25Hは、他の被実装パッド25と同一の材料からなる。例えば、被実装パッド25(25H含む)は、1層又は複数層の金属層からなる。伝熱用搭載部材配線26Hは、他の搭載部材配線26と同一の材料からなる。例えば、搭載部材配線26は、金属からなる。被実装パッド25又は搭載部材配線26を構成する金属は、例えば、Cu、Ag、Au、Al、Ti、Ni、Cr又はこれらの合金である。
For example, the heat
一般に、金属等の導体は、絶縁体に比較して、熱伝導率が高い。従って、被実装パッド25(25H含む)及び搭載部材配線26(26H含む)の材料は、絶縁部材15の材料よりも熱伝導率が高い。
In general, a conductor such as metal has high thermal conductivity as compared to an insulator. Therefore, the material of the mounting pad 25 (including 25H) and the mounting member wiring 26 (including 26H) has a thermal conductivity higher than that of the material of the insulating
伝熱用搭載部材配線26Hは、例えば、伝熱用被実装パッド25Hから第2枠部15eを貫通して基板部15cの内部(層状部材15f及び15gの間)に到り、基板部15c内において第1凹部15a及び第2凹部15bに重なる位置まで延びている。なお、伝熱用搭載部材配線26Hは、振動素子9に重なる位置まで延びていてもよい。
For example, the heat transfer mounting
TCXO3は、第2枠部15eの下面を実装基体17の第1実装面24aに対向させて配置される。そして、例えば、複数の被実装パッド25(25H含む)は、複数のバンプ28によって第1実装面24aに設けられた複数の実装パッド27(27H含む)と接合される。これにより、TCXO3は、実装基体17に固定されるとともに電気的に接続される。バンプ28は、例えば、半田(鉛フリー半田を含む)又は導電性接着材によって構成されている。
The
複数の実装パッド27(27H除く)は、実装基体17に設けられた複数の基体配線29に接続されている。複数の基体配線29は、直接に又は適宜な電素素子を介して間接的に複数の外部端子23と接続されている。基体配線29は、例えば、絶縁基体24の少なくとも一部を上下方向に貫通するビア導体及び絶縁基体24の内部又は表面を絶縁基体24に平行に延びる層状導体によって構成されている。
The plurality of mounting pads 27 (except for 27H) are connected to a plurality of base wirings 29 provided on the mounting
複数の実装パッド27のうち、伝熱用被実装パッド25Hと接続される伝熱用実装パッド27Hは、基体配線29と接続されておらず、電気的に浮遊状態とされている。従って、第1導電体61は、TCXO3の電子素子(振動素子9やIC11)に対して非接続であるだけでなく、実装基体17側においても電気信号(駆動電力及びGND等を含む)が付与されず、電気的に浮遊状態とされている。
Among the plurality of mounting
なお、伝熱用実装パッド27Hは、他の実装パッド27と同一の構成でよい。例えば、伝熱用実装パッド27Hは、他の実装パッド27と同一の材料からなる。例えば、伝熱用実装パッド27(27H含む)は、1層又は複数層の金属層からなる。既に述べたように、一般に、金属等の導体は、絶縁体よりも熱伝導率が高いから、複数の実装パッド27及びバンプ28の材料は、絶縁基体24の材料よりも熱伝導率が高い。
The heat
図4は、OCXO1の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a signal processing system of
OCXO1は、既述のように、TCXO3と、恒温槽5とを有しており、両者は、複数の被実装パッド25(25H除く)と複数の実装パッド27(27H除く)とが接続されることにより電気的に接続されている。また、恒温槽5の複数の外部端子23を介して、TCXO3の複数の被実装パッド25は、種々の信号が入力され、又は、種々の信号を出力する。
As described above,
複数の外部端子23に付与される信号は、例えば、TCXO3及び恒温槽5を駆動するための電源電圧Vcc、基準電位GND、TCXO3の生成する発振信号の周波数を制御するための制御電圧Vconである。複数の外部端子23から出力される信号は、例えば、TCXO3の生成した発振信号Voutである。なお、いずれの位置の外部端子23に対していずれの役割を割り振るかは、適宜に設定されてよい。被実装パッド25及び実装パッド27についても同様である。
The signals applied to the plurality of
TCXO3は、上述のように、振動素子9と、振動素子9と接続されるIC11とを有している。IC11は、例えば、振動素子9に電圧を印加して発振信号を生成する発振回路33と、発振信号の温度変化に対する補償を行うための温度補償回路35と、温度補償回路35の保持する温度補償に係るデータの内容を書き換えるための不図示の書換え回路とを有している。これら回路の構成は、公知の構成と同様でよい。
As described above, the
例えば、発振回路33は、特に図示しないが、入力側及び出力側が振動素子9に接続されるインバータ、インバータの入力側及び出力側に接続される帰還抵抗、インバータの入力側とグランド部との間に配置される可変容量素子、及び、インバータの出力側とグランド部との間に配置される可変容量素子を含んで構成されている。
For example, although the
また、例えば、温度補償回路35は、振動素子9とグランド部との間に配置される可変容量素子39と、可変容量素子39に接続された補償信号発生回路41と、補償信号発生回路41に接続されたROM43、RAM45及び第1温度センサ47とを有している。
Further, for example, the
なお、温度補償回路35の可変容量素子39には、制御電圧Vconに従って発振信号の周波数を変化させるために発振回路33に含まれる可変容量素子が兼用されてもよい。また、ROM43及びRAM45は、発振回路33が利用する情報を保持するROM及びRAMと兼用されるものであってもよい。第1温度センサ47は、IC11とは別個に設けられてもよい。
The
補償信号発生回路41は、ROM43又はRAM45に記憶されている情報に基づいて、第1温度センサ47の検出する温度に応じた電圧を可変容量素子39に印加する。これにより、温度に応じて振動素子9の負荷容量が変化し、発振信号の周波数は温度補償がなされる。
The compensation
恒温槽5は、上述したヒータ21に加えて、例えば、ケース19内の適宜な位置の温度を検出する第2温度センサ49と、第2温度センサ49の検出した温度に基づいてヒータ21を制御する温度制御回路51とを有している。温度制御回路51は、例えば、第2温度センサ49の検出する温度が予め設定された温度に維持されるようにヒータ21をフィードバック制御する。
The
なお、TCXOには、第1温度センサ47の検出する温度を被実装パッド25から出力可能なものがある。このようなTCXOがTCXO3として選択されている場合においては、第2温度センサ49を設けずに、第1温度センサ47の検出した温度に基づいてヒータ21が制御されてもよい。
Some TCXOs can output the temperature detected by the
恒温槽5から露出する複数の外部端子23と、TCXO3の複数の被実装パッド25(25H除く)とは、実装基体17の基体配線29を介して直接的に接続されている。ただし、複数の外部端子23と、複数の被実装パッド25との間には、適宜な電子素子が介在していてもよい。例えば、増幅器又はインピーダンス整合を図るための素子が介在していてもよい。
The plurality of
また、既に述べたように、伝熱用実装パッド27Hは、基体配線29と接続されておらず、ひいては、第1導電体61は、電気的に浮遊状態とされている。
Further, as described above, the heat
なお、想像線(2点鎖線)で示すように、伝熱用実装パッド27Hには、基準電位が付与されてもよい。
Note that, as indicated by an imaginary line (two-dot chain line), a reference potential may be applied to the heat
以上のとおり、本実施形態のOCXO1では、TCXO3の素子搭載部材7は、第2枠部15eの頂面(実装基体17側の面)にて絶縁部材15の外部に露出し、一部が絶縁部材15内に位置し、振動素子9、IC11及びTCXO3のその他の電子素子に対して電気的に非接続とされた第1導電体61を有している。
As described above, in the
従って、ヒータ21の熱が絶縁部材15の内部へ伝わりやすく、ひいては、第1凹部15aの雰囲気を昇温させやすい。その結果、振動素子の温度を迅速に一定の温度にでき、発振信号の周波数が安定するまでの時間を短くすることができる。第1導電体61は、電子素子の接続用のものではないから、伝熱のために好適な経路とされることが可能である。その一方で、第1導電体61は、接続用の被実装パッド25(25H除く)及び搭載部材配線26(26H除く)と共に形成することができ、製造コストの増加が抑えられる。
Therefore, the heat of the
また、本実施形態では、第1導電体61(伝熱用搭載部材配線26H)は、基板部15cの内部に第1凹部15aと重なる部分を有している。従って、第2凹部15bによってヒータ21と隔てられた第1凹部15aに迅速にヒータ21の熱を伝えることができる。
Further, in the present embodiment, the first conductor 61 (heat transfer mounting
また、本実施形態では、第1導電体61は、第1実装面24aに設けられた実装パッド27(伝熱用実装パッド27H)とバンプ28によって接合された部分(伝熱用被実装パッド25H)を有している。
Further, in the present embodiment, the
従って、第1導電体61は、TCXO3を堅固に実装することに寄与可能である。さらに、ヒータ21の熱が伝熱用実装パッド27H及びバンプ28を介して第1導電体61に伝わることから、一層効率的に第1凹部15aの雰囲気を昇温させることができる。別の観点では、TCXO3は、電気信号の入出力に利用されない被実装パッド25を有していることがあり、このような被実装パッド25を第1導電体61の一部として有効利用することができる。
Therefore, the
また、本実施形態では、第1導電体61は、電気的に浮遊状態とされている。従って、例えば、第1導電体61に基準電位を付与するための基体配線29を設ける必要はなく、OCXO1の構成が簡素化される。また、別の観点では、第1導電体61は、シールドを構成するものではないから、シールドとして機能するような配置で設けられる必要はなく、伝熱のために好適な配置とされることが可能である。例えば、搭載部材配線26は、平面視において振動素子9やIC11を囲む必要はない。
Further, in the present embodiment, the
なお、第1導電体61に基準電位が付与される場合においては、第1導電体61を電気的に安定させことができる。その結果、例えば、スプリアスが生じるおそれが低減される。また、第1導電体61の配置範囲を適宜なもの(例えば、基板部15c内に設けられ、平面視において振動素子9又はIC11を囲む形状)とすることにより、シールド効果を期待することができる。
When the reference potential is applied to the
<第2の実施形態>
図5は、本発明の第2の実施形態に係るOCXO201を示す一部拡大断面図であり、第1の実施形態の図2に相当する図である。なお、以下において、特に言及がない事項については、第1の実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing the
第2の実施形態は、第1導電体の形状が第1の実施形態と相違する。すなわち、本実施形態の第1導電体261の伝熱用搭載部材配線226Hは、第1凹部15a内に露出する露出部261aを有している。露出部261aは、例えば、基板部15cの少なくとも一部(層状部材15f)を貫通するビア導体によって構成されている。
The second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the first conductor. That is, the heat transfer mounting
なお、露出部261aは、第1搭載面15ca上(及びビア導体上)に設けられ、ビア導体の断面積よりも広い面積を有する層状導体を含んで構成されていてもよい。また、各種の熱的な条件によっては、第1導電体(例えば基板部15cを貫通するビア導体)が第1凹部15a及び第2凹部15bの双方に露出するようにし、第2凹部15bの熱を第1凹部15aに伝達するようにしてもよい。
The exposed
このような構成においては、第1導電体261が直接に第1凹部15aの雰囲気に接することから、より効率的にヒータ21の熱を第1凹部15aの雰囲気に伝え、当該雰囲気を昇温させることができる。
In such a configuration, since the
また、第2の実施形態は、ヒータ21の熱を第1導電体61に伝達するための第2導電体271が設けられている点が第2の実施形態と相違する。具体的には、第2の実施形態の実装基体217は、例えば、伝熱用実装パッド27Hに接続された伝熱用基体配線29Hを有している。伝熱用実装パッド27H及び伝熱用基体配線29Hによって第2導電体271が構成されている。
The second embodiment is different from the second embodiment in that a
伝熱用基体配線29Hは、他の基体配線29と同様に、ビア導体や層状配線によって構成されている。図5の例では、伝熱用基体配線29Hは、絶縁基体24を第2実装面24b側から第1実装面24a側へ直線状に貫通するビア導体によって構成されている。伝熱用実装パッド27H及び伝熱用基体配線29Hは、TCXO3及びヒータ21に重なる位置に配置されている。伝熱用基体配線29Hは、外部端子23又は実装基体17に実装された電子素子に接続されておらず、電気的に浮遊状態とされている。
The heat
伝熱用基体配線29Hの材料は、他の基体配線29の材料と同様でよい。例えば、基体配線29(29H)は、金属等の導体からなる。そして、伝熱用基体配線29Hの材料は、絶縁基体24の材料よりも熱伝導率が高い。
The material of the heat
このように、ヒータ21と重なる位置にて第1実装面24aから第2実装面24bへ絶縁基体24を貫通し、バンプ28によって第1導電体61と接続された第2導電体271が設けられることによって、より好適にヒータ21の熱を第1凹部15aの雰囲気に伝えることができる。
Thus, the
なお、以上の実施形態において、OCXO1及び201は恒温槽付圧電デバイスの一例であり、TCXO3及び203は圧電デバイスの一例であり、IC11は集積回路素子の一例である。
In the above embodiment,
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various aspects.
第1の実施形態及び第2の実施形態は適宜に組み合わされてもよい。すなわち、第1金属が第1凹部に露出しない構成と、第2導電体が設けられる構成とが組み合わされてもよいし、第1導電体が第1凹部に露出する構成と第2導電体が設けられない構成とが組み合わされてもよい。 The first embodiment and the second embodiment may be combined as appropriate. That is, the configuration in which the first metal is not exposed in the first recess and the configuration in which the second conductor is provided may be combined, or the configuration in which the first conductor is exposed in the first recess and the second conductor may be combined. A configuration not provided may be combined.
圧電デバイスは、温度補償機能を有さないものであってもよい。また、圧電デバイスは、発振器に限定されず、例えば、SAWフィルタ等のフィルタであってもよい。 The piezoelectric device may not have a temperature compensation function. Also, the piezoelectric device is not limited to the oscillator, and may be, for example, a filter such as a SAW filter.
発振器は、実施形態に例示した以外の信号を入出力するものであってもよい。例えば、発振器は、制御電圧が入力されないもの(予め定められた一定の周波数の発振信号を出力するもの)であってもよいし、イネーブル・ディセーブル信号が入力されるものであってもよいし、周波数が互いに異なる又は同一の2つの発振信号を出力するものであってもよい。 The oscillator may input and output signals other than those exemplified in the embodiment. For example, the oscillator may be one to which the control voltage is not input (that which outputs an oscillation signal of a predetermined constant frequency), or may be one to which the enable / disable signal is input. Alternatively, two oscillation signals having different frequencies or the same frequency may be output.
振動素子は、圧電体の両主面に1対の電極が設けられるものに限定されず、SAW型の振動素子のように圧電体の一主面に1対の電極が設けられるものであってもよい。圧電体のカットの角度は適宜に設定されてよい。圧電体は、水晶に限定されず、例えば、セラミックであってもよい。 The vibrating element is not limited to the one in which the pair of electrodes is provided on both main surfaces of the piezoelectric body, and the pair of electrodes is provided on one main surface of the piezoelectric body as in the SAW type vibrating element It is also good. The cut angle of the piezoelectric body may be set appropriately. The piezoelectric body is not limited to quartz, and may be, for example, ceramic.
OCXOの構造は、適宜に変更されてよい。例えば、実装基体のヒータ側に実装基体とスペーサを介して対向する回路基板が設けられ、圧電デバイス(TCXO)、実装基体及び前記の回路基板の実装基体側の面を覆うケースが設けられ、前記の回路基板の実装基体とは反対側の面がケース外に露出されてもよい。この回路基板のケース外に露出する面に、パッド状の外部端子が設けられてもよい。 The structure of OCXO may be changed as appropriate. For example, a circuit substrate facing the mounting substrate via the spacer is provided on the heater side of the mounting substrate, and a case covering the surface of the piezoelectric device (TCXO), the mounting substrate, and the circuit substrate on the mounting substrate side is provided. The surface of the circuit board opposite to the mounting substrate may be exposed outside the case. A pad-like external terminal may be provided on the surface of the circuit board exposed to the outside of the case.
第1導電体は、素子搭載部材に複数設けられてもよい。また、伝熱用被実装パッドは、複数設けられてもよい。この場合において、伝熱用搭載部材配線の数は、複数の被実装パッドと同数であってもよいし、2以上の伝熱用搭載部材配線が互いに接続されることにより複数の被実装パッドよりも少なくてもよい。また、一の伝熱用被実装パッドから延びる伝熱用搭載部材配線は、適宜に分岐してもよい。分岐することによって、第1凹部の複数位置に効率的且つ均等に熱を伝達することができると期待される。 A plurality of first conductors may be provided on the element mounting member. In addition, a plurality of heat transfer mounting pads may be provided. In this case, the number of the heat transfer mounting member wires may be the same as the number of the plurality of mounting pads, or by connecting two or more heat transfer mounting member wires to one another It may be less. The heat transfer mounting member wiring extending from one heat transfer mounting pad may be branched as appropriate. By branching, it is expected that heat can be efficiently and evenly transferred to the plurality of positions of the first recess.
第1導電体の形状及び配置位置は適宜に設定可能であり、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、第1導電体は、伝熱用被実装パッドを有さず、第2枠部を貫通するビア導体が直接に第2枠部の頂面から露出してもよい。また、例えば、第1導電体は、第1枠部及び基板部を貫通して、基板部の第2枠部側の面に沿って延び、第1凹部内に露出してもよい。また、例えば、第1導電体は、他の搭載部材配線に類似した形状に限定されず、例えば、比較的広い面積で振動素子と対向する部分を含んでいてもよい。 The shape and arrangement position of the first conductor can be set as appropriate, and are not limited to those exemplified in the embodiment. For example, the first conductor may not have the heat transfer mounting pad, and the via conductor penetrating the second frame may be directly exposed from the top surface of the second frame. Also, for example, the first conductor may penetrate the first frame portion and the substrate portion, extend along the surface on the second frame portion side of the substrate portion, and be exposed in the first recess. Also, for example, the first conductor is not limited to the shape similar to the other mounting member wiring, and may include, for example, a portion facing the vibration element in a relatively large area.
本願からは、素子搭載部材がH型でないOCXOの発明を抽出可能である。例えば、第1実装面及びその背面の第2実装面を有する実装基体と、前記第1実装面に実装された圧電デバイスと、前記第2実装面に実装されたヒータと、前記圧電デバイス、前記実装基体及び前記ヒータを収容するケースと、を有し、前記圧電デバイスは、第1搭載面及びその背面の第2搭載面を有する基板部、及び、前記基板部の前記第1搭載面側に位置し、前記第1搭載面を底面とする第1凹部を構成する第1枠部を有する絶縁部材を含む素子搭載部材と、前記第1凹部に収容された振動素子と、を有し、前記第1枠部とは反対側を前記第1実装面に対向させて実装され、前記素子搭載部材は、前記絶縁部材の材料よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記第1枠部とは反対側にて前記絶縁部材の外部に露出し、一部が前記絶縁部材内に位置し、前記振動素子、前記集積回路素子及び前記圧電デバイスのその他の電子素子に対して電気的に非接続とされている第1導電体を有している恒温槽付圧電デバイスの発明を抽出可能である。この発明においても、ヒータから第1凹部への伝熱性を向上させて、基板部及び実装基体によってヒータと隔てられた第1凹部の昇温を効率的に行うことができる。 The invention of OCXO whose element mounting member is not H-type can be extracted from the present application. For example, a mounting base having a first mounting surface and a second mounting surface on the back surface, a piezoelectric device mounted on the first mounting surface, a heater mounted on the second mounting surface, the piezoelectric device, A mounting base and a case for housing the heater, wherein the piezoelectric device has a first mounting surface and a substrate portion having a second mounting surface on the back surface, and the first mounting surface side of the substrate portion An element mounting member including an insulating member having a first frame portion positioned to form a first concave portion having the first mounting surface as a bottom surface, and a vibration element accommodated in the first concave portion, The element mounting member is mounted with the side opposite to the first frame facing the first mounting surface, the element mounting member is made of a material having a thermal conductivity higher than that of the material of the insulating member, and the first frame It is exposed to the outside of the insulating member on the opposite side, and a part is inside the insulating member Extract the invention of a thermostatic piezoelectric device having a first conductor positioned and electrically disconnected from the vibration element, the integrated circuit element, and other electronic elements of the piezoelectric device. It is possible. Also in the present invention, the heat conductivity from the heater to the first recess can be improved, and the temperature rise of the first recess separated from the heater by the substrate portion and the mounting substrate can be efficiently performed.
1…恒温槽付水晶発振器(OCXO、恒温槽付圧電デバイス)、3…温度補償型水晶発振器(TCXO、圧電デバイス)、7…素子搭載部材、9…振動素子、11…IC(集積回路素子)、15…絶縁部材、15a…第1凹部、15b…第2凹部、15c…基板部、15ca…第1搭載面、15cb…第2搭載面、15d…第1枠部、15e…第2枠部、17…実装基体、19…ケース、21…ヒータ、24a…第1実装面、24b…第2実装面、61…第1導電体。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1実装面に実装された圧電デバイスと、
前記第2実装面に実装されたヒータと、
前記圧電デバイス、前記実装基体及び前記ヒータを収容するケースと、
を有し、
前記圧電デバイスは、
第1搭載面及びその背面の第2搭載面を有する基板部、前記基板部の前記第1搭載面側に位置し、前記第1搭載面を底面とする第1凹部を構成する第1枠部、及び、前記基板部の前記第2搭載面側に位置し、前記第2搭載面を底面とする第2凹部を構成する第2枠部を有する絶縁部材を含む素子搭載部材と、
前記第1凹部に収容された振動素子と、
前記第2凹部に収容された集積回路素子と、を有し、
前記第2枠部の前記基板部とは反対側の頂面を前記第1実装面に対向させて実装され、
前記素子搭載部材は、前記絶縁部材の材料よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記第2枠部の前記頂面にて前記絶縁部材の外部に露出し、一部が前記絶縁部材内に位置し、前記振動素子、前記集積回路素子及び前記圧電デバイスのその他の電子素子に対して電気的に非接続とされている第1導電体を有し、
第1導電体は、前記ケースから露出している全ての外部端子に対して電気的に非接続とされ、電気的に浮遊状態とされている
恒温槽付圧電デバイス。 A mounting substrate having a first mounting surface and a second mounting surface on the back surface thereof;
A piezoelectric device mounted on the first mounting surface;
A heater mounted on the second mounting surface;
A case for housing the piezoelectric device, the mounting base, and the heater;
Have
The piezoelectric device is
A first frame portion comprising a substrate portion having a first mounting surface and a second mounting surface on the back surface thereof, and a first frame portion located on the first mounting surface side of the substrate portion and having the first mounting surface as a bottom surface And an element mounting member including an insulating member having a second frame portion positioned on the second mounting surface side of the substrate portion and having a second recess whose bottom surface is the second mounting surface;
A vibrating element accommodated in the first recess;
An integrated circuit element housed in the second recess,
The top surface of the second frame portion opposite to the substrate portion is mounted so as to face the first mounting surface,
The element mounting member is made of a material having a thermal conductivity higher than that of the material of the insulating member, is exposed to the outside of the insulating member at the top surface of the second frame portion, and a part is in the insulating member. A first electrical conductor positioned and electrically disconnected from the vibrating element, the integrated circuit element and other electronic elements of the piezoelectric device;
The first conductor is electrically disconnected from all the external terminals exposed from the case and is in an electrically floating state.
請求項1に記載の恒温槽付圧電デバイス。 The thermostatic oven-equipped piezoelectric device according to claim 1 , wherein the first conductor has a portion overlapping the first concave portion in a plan view inside the substrate portion.
請求項1又は2に記載の恒温槽付圧電デバイス。 It said first conductor is a thermostatic piezoelectric device with tank according to claim 1 or 2 having a part exposed within the first recess.
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