(57)【要約】【課題】共振器と温度センサとの間に優れた熱的結合をもつ一体型共振器兼半導体温度センサ装置を提供する。【解決手段】ダイオード（又はダイオードと機能的に同等の半導体回路）（１）がシリコン基板（２）の上面に形成される。共振素子マウントパッド（３）が同じ基板表面に形成され、そして共振素子（４）が導電性接着剤（６）を使用して基板（２）にマウントされ、マウントパッド（３）及び共振素子（４）を電気的に接続する。基板（２）に取り付けられたシリコンキャップ（５）は、基板（２）と共に、共振素子（４）のハーメチックシールエンクロージャーを形成するのに使用される。基板（２）の他方の表面（下面）にはユーザアクセスパッド（８）が形成され、そして貫通シリコンビア（７）を使用して、共振素子（４）及びダイオード（１）がユーザアクセスパッド（８）に電気的に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主表面をもち、その一方の主表面に少なくとも１つのダイオード又はダイオードと機能的に同等の回路が形成された半導体基板と；
前記基板に密接に関連され且つ前記２つの主表面の一方にマウントされた共振素子と；
前記基板の２つの主表面の他方に形成された複数の導電性素子と；
を備え、前記ダイオード回路及び共振素子は、前記導電性素子の少なくとも幾つかに電気的に接続され、且つその電気的接続の少なくとも幾つかは、基板を横断する導電性ビアを通して形成される、一体型共振器兼ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子的共振器に関するもので、より詳細には、共振素子にシリコンダイオードのような半導体温度感知素子を一体化させて、密接に熱結合された一体型温度センサをもつ共振器を形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途では、例えば、クオーツクリスタル共振器のような共振器が温度補償型発振器に代わって使用されている。そのような用途では、周囲温度の変化による周波数変化の補償がアプリケーションシステムソフトウェアにより計算上実行される。そのような計算上の温度補償は、共振器の温度を正確に感知する能力を必須とする。初期の具現化では、サーミスタのような温度感知コンポーネントがシステムＰＣＢ上で共振器の至近点に設置される。しかしながら、共振器と温度感知コンポーネントとの間に温度差があると、著しい計算上の温度補償エラーが生じ、このエラーは、周囲温度の変化率が高くなるにつれて増加する。共振器及び温度感知コンポーネントを空間的及び熱的な意味で接近させる目的で種々のパッケージング解決策が展開されている。これらの解決策は、通常、共振器及び温度感知コンポーネントの両方を収容する酸化アルミニウムのセラミックパッケージを使用している。
【０００３】
サーミスタに代わる温度感知コンポーネントとして半導体ダイオードを使用することができる。そのような装置に対し、本発明は、セラミックパッケージを使用して共振器及びダイオードを収容することに代わる手段を提供するもので、即ち本発明では、パッケージされないダイオードダイそれ自身が、共振器を支持し且つ包囲する部品となる。そのような構造は、共振器とダイオードとの間に密接な熱的接続を与え、従って、２つの素子間の温度差を著しく減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえ、本発明の目的は、半導体温度センサに密接に熱的に結合され且つ一体化された代替形態の共振器を提供するか、又は少なくとも一般の人々に有用な選択肢を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様において、本発明は、一般的に、
２つの主表面をもち、その一方の主表面に少なくとも１つのダイオード又はダイオードと機能的に同等の回路が形成された半導体基板と；
前記基板に密接に関連され且つその２つの主表面の一方にマウントされた共振素子と；
前記基板の２つの主表面の他方に形成された複数の導電性素子と；
を備え、ダイオード回路及び共振素子は、前記導電性素子の少なくとも幾つかに電気的に接続され、且つその電気的接続の少なくとも幾つかは、基板を横断する導電性ビアを通して形成される、一体型共振器兼ダイオード装置より成るものと言われる。
【０００６】
好ましくは、基板は、シリコン基板であり、各基板ビアは、貫通シリコンビア（ＴＳＶ）である。
【０００７】
好ましくは、共振素子は、クオーツクリスタル共振素子である。或いは又、共振素子は、既知の別の形式のもの、例えば、ＭＥＭＳ共振器でもよい。
【０００８】
好ましくは、共振素子は、共振素子がマウントされた基板の表面上にキャップをマウントすることによって形成されたハーメチックシールされたスペースに収容される。或いは又、共振素子がマウントされた基板は、セラミックパッケージを包囲する単一空洞に設置され、その空洞が蓋でハーメチックシールされてもよい。
【０００９】
好ましくは、ダイオード回路は、共振素子がマウントされた同じ基板表面に形成される。或いは又、ダイオード回路は、基板の反対表面に形成されてもよく、この場合は、外部導電性素子への電気的接続に要求されるＴＳＶの数が減少される。
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照して、一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態が図１に示されている。
ダイオード（又はダイオードと機能的に同等の半導体回路）（１）は、シリコン基板（２）の上面に形成される。共振素子マウントパッド（３）が同じ基板表面に形成され、そして共振素子（４）が導電性接着剤（６）を使用して基板（２）にマウントされ、マウントパッド（３）及び共振素子（４）を電気的に接続する。基板（２）に取り付けられたシリコンキャップ（５）は、基板（２）と共に、共振素子（４）のハーメチックシールエンクロージャーを形成するのに使用される。基板（２）の他方の表面（下面）にはユーザアクセスパッド（８）が形成され、そして貫通シリコンビア（７）を使用して、共振素子（４）及びダイオード（１）がユーザアクセスパッド（８）に電気的に接続される。
【００１３】
本発明の第２の好ましい実施形態が図２に示されている。
この実施形態は、図１に示す実施形態と本質的に同じ構成コンポーネントを含む。この第２の実施形態との主たる相違は、ダイオード（又はダイオードと機能的に同等の半導体回路）（１）が、共振素子（４）がマウントされる表面とは反対のシリコン基板（２）の表面に形成されることである。第１の実施形態に比して第２の実施形態の効果は、ダイオード回路（１）をユーザアクセスパッド（８）に接続するのにＴＳＶを必要とせず、従って、形成する必要のあるＴＳＶ（７）の数が減少されることである。しかしながら、図１に示す第１の好ましい実施形態に比して共振素子（４）と温度感知ダイオード（１）との間の熱的結合が弱くなるというトレードオフがある。
【００１４】
本発明の第３の好ましい実施形態が図３に示されている。
この実施形態では、シリコンキャップ（図１の素子５）を使用して、共振素子（４）のためのハーメチックシール環境を生成するのではなく、図１のように共振素子（４）がマウントされた基板（２）がセラミックパッケージ（１４）の空洞に入れられ、そして蓋（１５）を使用して、その空洞がハーメチックシースされる。必要な電気的接続を維持するために、基板（２）の下面に形成された導電性パッド（９）、セラミックパッケージ（１４）の内面に形成された導電性パッド（１０）、及び導電性ボール（１２）が、この技術で良く知られたように、使用される。この実施形態は、第１の好ましい実施形態の特徴である密接な熱的結合を共振素子（４）と温度感知ダイオード（１）との間に維持するが、第１の実施形態の装置を製造するのに好ましいウェア処理フローではなく、単一ユニットプロセスフローに良く適している。
【００１５】
本発明の第４の好ましい実施形態が図４に示されている。
この実施形態では、シリコンキャップ（図２の素子５）を使用して、共振素子（４）のためのハーメチックシール環境を生成するのではなく、図２のように共振素子（４）がマウントされた基板（２）がセラミックパッケージ（１４）の空洞に入れられ、そして蓋（１５）を使用して、その空洞がハーメチックシースされる。必要な電気的接続を維持するために、基板（２）の下面に形成された導電性パッド（９）、セラミックパッケージ（１４）の内面に形成された導電性パッド（１０）、及び導電性ボール（１２）が、この技術で良く知られたように、使用される。この実施形態は、第２の好ましい実施形態の特徴である密接な熱的結合を共振素子（４）と温度感知ダイオード（１）との間に維持するが、第２の実施形態の装置を製造するのに好ましいウェア処理フローではなく、単一ユニットプロセスフローに良く適している。
【符号の説明】
【００１６】
１：ダイオード
２：シリコン基板
３：共振素子マウントパッド
４：共振素子
５：シリコンキャップ
７：貫通シリコンビア
８：ユーザアクセスパッド
９、１０：導電性パッド
１２：導電性ボール
１４：セラミックパッケージ
１５：蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月28日(2014.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主表面をもち、その一方の主表面に少なくとも１つのダイオード又はダイオードと機能的に同等の回路が形成された半導体基板と；
前記基板に密接に関連され且つその２つの主表面の一方にマウントされた共振素子と；
前記基板の前記２つの主表面の一方に形成された複数の導電性素子と；
を備え、前記ダイオード回路及び共振素子は、前記導電性素子の少なくとも幾つかに電気的に接続され、且つその電気的接続の少なくとも幾つかは、基板を横断する導電性ビアを通して形成される、一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項２】
前記複数の導電性素子は、共振素子がマウントされた表面とは反対の基板の表面に形成される、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項３】
前記共振素子は、クオーツクリスタル共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項４】
前記共振素子は、バルク音波共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項５】
前記共振素子は、ＡＴカットクリスタル共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項６】
前記共振素子は、ＳＣカットクリスタル音波共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項７】
前記共振素子は、高周波基本クリスタル共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項８】
前記共振素子は、表面音波共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項９】
前記共振素子は、ＭＥＭＳ共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１０】
前記共振素子は、音叉クリスタル共振素子である、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１１】
ダイオードと機能的に同等の前記回路は、温度感知に意図された適当な構成のトランジスタネットワークより成る請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１２】
前記共振素子は、前記ダイオード又はダイオードと機能的に同等の回路が形成される表面と同じ、前記基板の前記２つの主表面の一方、にマウントされる、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１３】
前記共振素子は、前記ダイオード又はダイオードと機能的に同等の回路が形成される基板表面とは反対の、前記基板の表面にマウントされる、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１４】
共振素子がマウントされた前記半導体基板は、ハーメチックシールされたパッケージに包囲される、請求項１に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【請求項１５】
前記ハーメチックシールされたパッケージは、空洞形成セラミックベース及び蓋より成る、請求項１３に記載の一体型共振器兼ダイオード装置。
【外国語明細書】
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