(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面、下面及び側面を有する実装基板と、
前記実装基板の下面に設けられている端子と、
前記端子と電気的に接続されており、かつ前記実装基板の側面を経て上面に至っている接続電極と、
前記実装基板の上面に設けられており、前記接続電極と電気的に接続されている電極ランドと、
前記電極ランド上に設けられている導電性接合材と、
前記導電性接合材上に設けられており、かつ上面及び下面を有する第１のパッケージ材と、
前記第１のパッケージ材の下面に設けられており、前記導電性接合材を介して前記電極ランドと電気的に接続されている端子電極と、
前記第１のパッケージ材の上面に設けられている水晶振動子と、
前記第１のパッケージ材の下面に搭載されている感温性素子とを備えており、
前記接続電極が第１，第２の部分を有し、前記第１の部分は、前記実装基板の上面に位置しており、かつ前記電極ランドと連なっており、前記第２の部分は、前記実装基板の側面上に位置しており、かつ前記第１の部分及び前記端子に連なっており、平面視において、前記接続電極の前記第１の部分が前記電極ランドに向かって延びる方向を第１の方向とし、前記第１の方向に直交する方向を第２の方向とすると、前記接続電極の前記第１の部分の一部の前記第２の方向に沿う寸法が、前記接続電極の残りの部分の前記第２の方向に沿う寸法よりも小さく、
前記実装基板の上面において、少なくとも前記接続電極の前記第１の部分の一部を前記第２の方向に横断するようにレジスト絶縁材が設けられている、水晶振動装置。
【請求項２】
前記実装基板に開口部が設けられており、前記感温性素子が前記開口部内に位置している、請求項１に記載の水晶振動装置。
【請求項３】
前記端子が第１〜第４の端子を有し、前記接続電極が第１〜第４の接続電極を有し、前記電極ランドが第１〜第４の電極ランドを有し、前記端子電極が第１〜第４の端子電極を有し、前記第１〜第４の端子と前記第１〜第４の接続電極とがそれぞれ電気的に接続されており、前記第１〜第４の接続電極と前記第１〜第４の電極ランドとがそれぞれ電気的に接続されており、前記第１〜第４の電極ランドと前記第１〜第４の端子電極とがそれぞれ電気的に接続されている、請求項１または２に記載の水晶振動装置。
【請求項４】
前記実装基板が矩形板状の形状を有し、前記第１〜第４の接続電極の前記第２の部分がそれぞれ前記実装基板のコーナー部に位置する、請求項３に記載の水晶振動装置。
【請求項５】
前記第１のパッケージ材の上面に設けられた第２のパッケージ材をさらに備え、前記第１のパッケージ材と前記第２のパッケージ材とにより形成された中空空間の内部に前記水晶振動子が設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水晶振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子がパッケージ材上に実装されており、該パッケージ材の下面に感温性素子が実装されている、水晶振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子を用いた水晶振動装置が発振器などに広く用いられている。【０００３】
周囲の電子部品などから端子などを経てＩＣチップに熱が伝導されることにより、温度センサを有するＩＣチップの温度が急激に変化することがあった。それによって、水晶振動子の周波数にずれが生じることがあった。【０００４】
下記の特許文献１では、端子からＩＣチップを搭載する電極ランドまでの配線パターンの幅が、他の配線パターンの幅よりも大きくされている。【０００５】
下記の特許文献２では、端子からＩＣチップを搭載する電極ランドまでの熱の伝導経路の距離と端子から水晶振動子までの熱の伝導経路の距離とが等しくされている。【０００６】
下記の特許文献３では、端子からＩＣチップまでの熱の伝導経路及び端子から圧電振動子までの熱の伝導経路が長くされている。また、端子から圧電振動子までの熱の伝導経路よりも端子からＩＣチップまでの熱の伝導経路のほうが長くされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−７４７７４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０２３１５号公報
【特許文献３】特開２００９−１０５１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように、端子からＩＣチップを搭載する電極ランドまでの配線パターンの幅を大きくすると、熱がＩＣチップに到達する時間が短くなる。それによって、ＩＣチップの温度が急激に変化することがあった。【０００９】
特許文献２では、端子からＩＣチップに熱が到達する時間と端子から水晶振動子に熱が到達する時間とが等しいとされている。しかしながら、端子からＩＣチップに熱が到達し難い構成とはされておらず、ＩＣチップの温度が急激に変化することがあった。【００１０】
特許文献３では、端子からＩＣチップまでの熱の伝導経路を長くすることにより、熱がＩＣチップに到達する時間が長くなるとされている。しかしながら、熱の伝導経路の長さ以外の構造は、特許文献３には明記されていない。【００１１】
本発明の目的は、感温性素子及び水晶振動子に熱が伝わり難い、水晶振動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る水晶振動装置は、上面、下面及び側面を有する実装基板と、上記実装基板の下面に設けられている端子と、上記端子と電気的に接続されており、かつ上記実装基板の側面を経て上面に至っている接続電極と、上記実装基板の上面に設けられており、上記接続電極と電気的に接続されている電極ランドと、上記電極ランド上に設けられている導電性接合材と、上記導電性接合材上に設けられており、かつ上面及び下面を有する第１のパッケージ材と、上記第１のパッケージ材の下面に設けられており、上記導電性接合材を介して上記電極ランドと電気的に接続されている端子電極と、上記第１のパッケージ材の上面に設けられている水晶振動子と、上記第１のパッケージ材の下面に搭載されている感温性素子とを備える。上記接続電極は第１，第２の部分を有する。上記第１の部分は、上記実装基板の上面に位置しており、かつ上記電極ランドと連なっている。上記第２の部分は、上記実装基板の側面上に位置しており、かつ上記第１の部分及び上記端子に連なっている。平面視において、上記接続電極の上記第１の部分が上記電極ランドに向かって延びる方向を第１の方向とし、上記第１の方向に直交する方向を第２の方向とすると、上記接続電極の上記第１の部分の一部の上記第２の方向に沿う寸法は、上記接続電極の残りの部分の上記第２の方向に沿う寸法よりも小さい。【００１３】
本発明に係る水晶振動装置のある特定の局面では、上記実装基板の上面において、少なくとも上記接続電極の上記第１の部分の一部を上記第２の方向に横断するようにレジスト絶縁材が設けられている。【００１４】
本発明に係る水晶振動装置の他の特定の局面では、上記実装基板に開口部が設けられている。上記感温性素子は上記開口部内に位置している。【００１５】
本発明に係る水晶振動装置のさらに他の特定の局面では、上記端子は第１〜第４の端子を有する。上記接続電極は第１〜第４の接続電極を有する。上記電極ランドは第１〜第４の電極ランドを有する。上記端子電極は第１〜第４の端子電極を有する。上記第１〜第４の端子と上記第１〜第４の接続電極とはそれぞれ電気的に接続されている。上記第１〜第４の接続電極と上記第１〜第４の電極ランドとはそれぞれ電気的に接続されている。上記第１〜第４の電極ランドと上記第１〜第４の端子電極とはそれぞれ電気的に接続されている。【００１６】
本発明に係る水晶振動装置の別の特定の局面では、上記実装基板は矩形板状の形状を有する。上記第１〜第４の接続電極の上記第２の部分はそれぞれ上記実装基板のコーナー部に位置する。【００１７】
本発明に係る水晶振動装置のさらに別の特定の局面では、上記第１のパッケージ材の上面に設けられた第２のパッケージ材をさらに備える。上記第１のパッケージ材と上記第２のパッケージ材とにより形成された中空空間の内部に上記水晶振動子が設けられている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、感温性素子に熱が伝わり難い、水晶振動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置の正面断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における感温性素子及び実装基板の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態における水晶振動子の上面の電極形状を示す平面図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における水晶振動子を透視して下面の電極形状を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態における実装基板の平面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態における実装基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動装置の正面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態における感温性素子及び実装基板の斜視図である。
【００２２】
水晶振動装置１は、実装基板２を有する。実装基板２は矩形板状の形状を有する。実装基板２は、上面２ａ、下面２ｂ及び側面を有する。また、実装基板２は中央部に開口部２ｃを有する。
【００２３】
また、本実施形態では、実装基板２はコーナー部に第１〜第４のキャスタレーション２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇを有する。なお、実装基板２は、キャスタレーションを有していなくてもよい。
【００２４】
本実施形態では、実装基板２はガラスエポキシ基板である。なお、実装基板２を構成する材料は特に限定されない。
【００２５】
実装基板２の下面２ｂには第１，第２の端子３ａ，３ｂ及び第３，第４の端子が設けられている。また、実装基板２には、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられている。第１の接続電極４ａと第１の端子３ａとは電気的に接続されている。同様に、第２〜第４の接続電極４ｂ，４ｃ，４ｄは、第２の端子３ｂ及び第３，第４の端子とそれぞれ電気的に接続されている。
【００２６】
本実施形態では、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、実装基板２の第１〜第４のキャスタレーション２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇを経て上面２ａに至っている。
【００２７】
実装基板２の上面２ａには、第１〜第４の電極ランド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが設けられている。図２の破線で示すように、第１の電極ランド５ａと第１の接続電極４ａとは電気的に接続されている。同様に、第２〜第４の電極ランド５ｂ，５ｃ，５ｄは、第２〜第４の接続電極４ｂ，４ｃ，４ｄとそれぞれ電気的に接続されている。
【００２８】
上記第１〜第４の端子、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及び第１〜第４の電極ランド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは適宜の金属または合金からなる。
【００２９】
図１及び図２に示すように、第１の接続電極４ａは、第１，第２の部分４Ａ，４Ｂを有する。第１の接続電極４ａの第１の部分４Ａは、実装基板２の上面２ａに位置する。また、第１の接続電極４ａの第１の部分４Ａは、第１の電極ランド５ａに連ねられている。第１の接続電極４ａの第２の部分４Ｂは、実装基板２の側面に位置する。また、第１の接続電極４ａの第２の部分４Ｂは、第１の接続電極４ａの第１の部分４Ａ及び第１の端子３ａにそれぞれ連ねられている。本実施形態では、第１の接続電極４ａの第２の部分４Ｂは、実装基板２の第１のキャスタレーション２ｄ上に設けられたキャスタレーション電極である。同様に、第２〜第４の接続電極４ｂ，４ｃ，４ｄも、第１，第２の部分４Ａ，４Ｂをそれぞれ有する。
【００３０】
実装基板２の上面２ａには、第１のパッケージ材である素子基板９が設けられている。本実施形態では、素子基板９はセラミックス基板からなる。なお、素子基板９を構成するセラミックス材料は特に限定されない。例えば、アルミナなどの絶縁性セラミックなどからなるものでもよい。
【００３１】
素子基板９は上面９ａ及び下面９ｂを有する。素子基板９の下面９ｂには第１，第２の端子電極８ａ，８ｂ及び第３，第４の端子電極が設けられている。第１の端子電極８ａと実装基板２の上面２ａに設けられている第１の電極ランド５ａとは導電性接合材６を介して電気的に接続されている。同様に、第２の端子電極８ｂ及び第３，第４の端子電極は、第２〜第４の電極ランド５ｂ，５ｃ，５ｄとそれぞれ導電性接合材６を介して電気的に接続されている。
【００３２】
第１，第２の端子電極８ａ，８ｂ及び第３，第４の端子電極は、適宜の金属または合金からなる。また、本実施形態の導電性接合材６ははんだからなる。なお、導電性接合材６は、他の導電性接着剤や金属のろう材などの適宜の導電性材料からなるものでもよい。
【００３３】
素子基板９の上面９ａには、第２のパッケージ材であるキャップ１３が設けられている。素子基板９とキャップ１３とにより中空空間１５が形成されている。中空空間１５に水晶振動子７が設けられている。
【００３４】
本実施形態のキャップ１３は、金属からなる。なお、キャップ１３は、金属以外の適宜の材料からなるものでもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、第１のパッケージ材は素子基板９であり、第２のパッケージ材はキャップ１３である。なお、第１，第２のパッケージ材はこれに限定されない。例えば、上方に開いた開口を有する第１のパッケージ材の内底面上に水晶振動子を実装し、上記第１のパッケージ材の上方開口を第２のパッケージ材としての蓋で封止した構造であってもよい。
【００３６】
素子基板９とキャップ１３とは接合材１６により接合されている。接合材１６は、例えばはんだなどの金属のろう材や適宜の接着剤などからなる。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における水晶振動子の上面の電極形状を示す平面図及び水晶振動子を透視して下面の電極形状を示す平面図である。
【００３８】
水晶振動子７は矩形板状の形状を有する。水晶振動子７は上面７ａ及び下面７ｂを有する。水晶振動子の上面７ａには、第１の励振電極１２ａが設けられている。第１の励振電極１２ａには、第１の引き出し電極１２ａ１が連ねられている。第１の引き出し電極１２ａ１は、水晶振動子７の側面を経て、下面７ｂに至っている。
【００３９】
また、水晶振動子７の下面７ｂには、第２の励振電極１２ｂが設けられている。第２の励振電極１２ｂには、第２の引き出し電極１２ｂ１が連ねられている。第２の引き出し電極１２ｂ１は、水晶振動子７の側面を経て、上面７ａに至っている。
【００４０】
図１に戻って、水晶振動子７の第１の引き出し電極１２ａ１及び第２の引き出し電極は、導電性接合材１１を介して、素子基板９の上面９ａに設けられている第１の電極ランド１０ａ及び第２の電極ランドとそれぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
上記第１，第２の励振電極１２ａ，１２ｂ、第１の引き出し電極１２ａ１、第２の引き出し電極、第１の電極ランド１０ａ及び第２の電極ランドは適宜の金属または合金からなる。導電性接合材１１は、導電性接着剤や金属のろう材などの適宜の導電性材料からなる。
【００４２】
本実施形態の水晶振動子７は導電性接合材１１により片持ち梁で支持されている。なお、水晶振動子７は両持ちで支持されていてもよい。
【００４３】
素子基板９の下面９ｂには感温性素子が設けられている。本実施形態では、上記感温性素子は、温度センサを有するＩＣチップ１４である。なお、上記感温性素子はサーミスタなどの他の感温性素子であってもよい。
【００４４】
図４は、本発明の第１の実施形態における実装基板の平面図である。
【００４５】
平面視において、第１の接続電極４ａが第１の電極ランド５ａに向かって延びている方向を第１の方向Ｘとする。また、第１の方向Ｘに直交する方向を第２の方向Ｙとする。第１の接続電極４ａは第１，第２の方向Ｘ，Ｙを有する。同様に、第２〜第４の接続電極４ｂ，４ｃ，４ｄもそれぞれの第１，第２の方向Ｘ，Ｙを有する。
【００４６】
本実施形態の特徴は、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部の第２の方向Ｙに沿う寸法が、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの残りの部分の第２の方向Ｙに沿う寸法よりも小さいことにある。それによって、ＩＣチップに熱が伝わり難い。その理由を以下において説明する。
【００４７】
図１及び図２に戻って、水晶振動装置１において、熱が特に流入しやすい部分は、水晶振動装置１が周囲と物理的に接触している第１，第２の端子３ａ，３ｂ及び第３，第４の端子である。熱は、第１，第２の端子３ａ，３ｂ及び第３，第４の端子から流入し、まず第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを伝わる。第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから、素子基板９に熱が伝わる。そして、素子基板９からＩＣチップ１４及び水晶振動子７に熱が伝わる。
【００４８】
本実施形態では、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部の第２の方向に沿う寸法が上記のように小さい。それによって、熱が第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを伝わる速度を遅くすることができる。よって、ＩＣチップ１４に熱がより一層伝わり難い。従って、ＩＣチップ１４の温度が急激に変化することをより一層抑制することができる。それによって、水晶振動子７の周波数がずれることをより一層抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態における水晶振動子７には、ＩＣチップ１４と同様に、素子基板９から熱が伝わる。よって、ＩＣチップ１４に熱が伝わり難くすることができるだけでなく、水晶振動子７にも熱が伝わり難くすることができる。さらにＩＣチップ１４と水晶振動子７の温度差の急激な変化も抑制することができる。従って、水晶振動子７の周波数を温度補正する追従性をより一層高めることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは外面に露出されている。よって、外気への放熱により、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて熱がさらにより一層伝わり難い。
【００５１】
また、本実施形態では、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第２の部分４Ｂはキャスタレーション電極であり、かつ外面に露出されている。それによって、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第２の部分４Ｂが外気と接触する表面積が大きくされている。よって、より効果的に外気へ放熱することができる。従って、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて熱がさらにより一層伝わり難い。
【００５２】
ところで、素子基板と実装基板とを導電性接合材により接合する際、溶融した導電性接合材が第１〜第４の電極ランドから第１〜第４の接続電極を伝わって流れ出ることがあった。それによって、溶融した導電性接合材が第１〜第４の接続電極の第２の部分や実装基板の下面に至ることがあった。
【００５３】
しかしながら、本実施形態においては、上記のように、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部の第２の方向に沿う寸法が上記のように小さい。そのため、溶融した導電性接合材６は、導電性接合材６が第１〜第４の電極ランド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａを伝わって流れ難い。よって、溶融した導電性接合材６は、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第２の部分４Ｂや実装基板２の下面２ｂに至り難い。従って、実装不良をより一層低減することができる。
【００５４】
なお、ＩＣチップ１４は、上面に複数のバンプ１７を有する。複数のバンプ１７は、素子基板９の下面９ｂに設けられている図示しない電極に接合されている。また、ＩＣチップ１４は、実装基板２の開口部２ｃの内部に位置している。すなわち、ＩＣチップ１４が接触しているのは、素子基板９の下面９ｂに設けられた上記電極のみである。よって、熱の主な伝導経路を素子基板９からのみとすることができる。従って、より一層ＩＣチップ１４に熱が伝わり難い。
【００５５】
ところで、素子基板と実装基板とを導電性接合材により接合する際、溶融した導電性接合材によりセルフアライメント作用が働く。
【００５６】
本実施形態では、上記のように、溶融した導電性接合材６は第１〜第４の電極ランド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから流れていき難い。よって、より効果的にセルフアライメント作用が働く。そのため、水晶振動子７が搭載された素子基板９と実装基板２との位置のずれがより一層生じ難い。従って、実装不良をより一層低減することができる。
【００５７】
図５は、本発明の第２の実施形態における実装基板の平面図である。
【００５８】
実装基板２の上面２ａにおいて、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部を上記第２の方向に横断するように、レジスト絶縁材２８がそれぞれ設けられている。そのため、導電性接合材が第１〜第４の電極ランド５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａを伝わって流れ出た際、レジスト絶縁材２８により上記導電性接合材の流れを遮断することができる。よって、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第２の部分４Ｂや実装基板２の下面に上記導電性接合材が至ることをより効果的に抑制することができる。従って、実装不良をより一層効果的に低減することができる。
【００５９】
本実施形態では、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部を横断するように、レジスト絶縁材２８が設けられている。なお、レジスト絶縁材２８が設けられる部分は、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの一部に限られない。例えば、第１〜第４の接続電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの第１の部分４Ａの全面を横断するように設けられていてもよい。
【００６０】
なお、実装基板の上面に設けられている第１〜第４の電極ランドのそれぞれの形状と素子基板の下面に設けられている第１〜第４の端子電極のそれぞれの形状とが同一であることが好ましい。その場合には、素子基板と実装基板とを導電性接合材により接合する際に、セルフアライメント作用はより一層効果的に働く。そのため、水晶振動子が搭載された素子基板と実装基板との位置のずれがより一層生じ難い。従って、不良をより一層効果的に低減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…水晶振動装置
２…実装基板
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ…開口部
２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ…第１〜第４のキャスタレーション
３ａ，３ｂ…第１，第２の端子
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…第１〜第４の接続電極
４Ａ，４Ｂ…第１，第２の部分
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…第１〜第４の電極ランド
６…導電性接合材
７…水晶振動子
７ａ…上面
７ｂ…下面
８ａ，８ｂ…第１，第２の端子電極
９…素子基板
９ａ…上面
９ｂ…下面
１０ａ…第１の電極ランド
１１…導電性接合材
１２ａ，１２ｂ…第１，第２の励振電極
１２ａ１，１２ｂ１…第１，第２の引き出し電極
１３…キャップ
１４…ＩＣチップ
１５…中空空間
１６…接合材
１７…バンプ
２８…レジスト絶縁材
【図１】
0006032384.tif 000002
【図２】
0006032384.tif 000003
【図３】
0006032384.tif 000004
【図４】
0006032384.tif 000005
【図５】
0006032384.tif 000006