(57)【要約】【課題】本発明は、製造コストの増加を抑えつつ、ＩＣ部品の熱を水晶振動片に素早く伝えることができる水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイス（１００）は、励振電極（１４１）を有する水晶振動片（１４０）と、水晶振動片を配置する第１面と該第１面の反対側で実装するための実装端子（１５５）を有する第２面とを含む絶縁性ベース板（１５０）と、絶縁性ベース板との間で水晶振動片を気密封止する金属製のリッド部材（１６０）と、を含む水晶振動素子（１１０）と、天面と複数の外部電極（１３１）を有する底面とを有し、水晶振動片を発振させる発振回路を内蔵するＩＣ部品（１３０）と、熱を伝導しやすい物質を含み、ＩＣ部品の天面とリッド部材と接着固定する熱伝導接着剤（１２０）と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極を有する水晶振動片と、前記水晶振動片を配置する第１面と該第１面の反対側で実装するための実装端子を有する第２面とを含む絶縁性ベース板と、前記絶縁性ベース板との間で前記水晶振動片を気密封止する金属製のリッド部材と、を含む水晶振動素子と、
天面と複数の外部電極を有する底面とを有し、前記水晶振動片を発振させる発振回路を内蔵するＩＣ部品と、
熱を伝導しやすい物質を含み、前記ＩＣ部品の前記天面と前記リッド部材と接着固定する熱伝導接着剤と、
を備える水晶デバイス。
【請求項２】
前記ＩＣ部品は、前記ＩＣ部品の周辺の温度を検知する温度センサーと前記温度に基いて前記水晶振動片の周波数温度特性を補償する温度補償回路とを内蔵する請求項１に記載の水晶デバイス。
【請求項３】
さらに、前記絶縁性ベース板に形成された実装端子と接続する接続配線を有する配線基板を有し、
前記ＩＣ部品の前記外部電極は、前記配線基板と金属ワイヤーで電気的に接続される請求項１または請求項２に記載の水晶デバイス。
【請求項４】
前記配線基板は、第１層と該第１層よりも凹んだ第２層とを有する複層基板であり、前記金属ワイヤーは前記第１層に接続され、前記実装端子は前記第２層に接続される請求項３に記載の水晶デバイス。
【請求項５】
前記金属ワイヤー、前記ＩＣ部品及び前記水晶振動子を覆うカバー部材を備え、
前記カバー部材が前記配線基板と接合する請求項３または請求項４に記載の水晶デバイス。
【請求項６】
前記金属ワイヤー、前記ＩＣ部品及び前記水晶振動子を覆う非導電性の樹脂材を備え、
前記樹脂材が前記配線基板と接合する請求項３または請求項４に記載の水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型の水晶振動子とその水晶振動子を発振させる発振回路を有するＩＣ（集積回路素子）部品とを１つのパッケージ内に入れた水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連部品をパッケージ化した表面実装用の水晶発振器等が広く使われている。水晶発振器は、水晶振動子内の水晶振動片の温度と、水晶振動子外部に接続されたＩＣ部品に搭載された温度センサーによる検知温度との間に差が発生し易い。このような温度差がある場合には、水晶発振器は、安定した周波数特性を得ることができない。また水晶発振器の起動時は、ＩＣ部品の温度の上昇と水晶振動片の温度の上昇とに時間差が生じてしまい、周波数ドリフト特性が悪化している。
【０００３】
特許文献１は、水晶振動片を有する水晶振動子の外部に、発振回路を有するＩＣ部品を配置している。そして、水晶振動子のセラミックベース板に熱伝導性の高い熱伝導性部材を埋め込んで、ＩＣ部品の熱が水晶振動片に素早く伝わるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１は、水晶振動子のセラミックベース板に熱伝導性部材を埋め込むため、特別な工程が必要であり、コストが高くなる問題が生じる。
【０００６】
本発明では、製造コストの増加を抑えつつ、ＩＣ部品の熱を水晶振動片に素早く伝えることができる水晶デバイスを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点の水晶デバイスは、励振電極を有する水晶振動片と、水晶振動片を配置する第１面と該第１面の反対側で実装するための実装端子を有する第２面とを含む絶縁性ベース板と、絶縁性ベース板との間で水晶振動片を気密封止する金属製のリッド部材と、を含む水晶振動素子と、天面と複数の外部電極を有する底面とを有し、水晶振動片を発振させる発振回路を内蔵するＩＣ部品と、熱を伝導しやすい物質を含み、ＩＣ部品の天面とリッド部材と接着固定する熱伝導接着剤と、を備える。
【０００８】
第２観点の水晶デバイスは、第１観点において、ＩＣ部品が、ＩＣ部品の周辺の温度を検知する温度センサーと温度に基いて水晶振動片の周波数温度特性を補償する温度補償回路とを内蔵する。
【０００９】
第３観点の水晶デバイスは、第１観点又は第２観点において、さらに、絶縁性ベース板に形成された実装端子と接続する接続配線を有する配線基板を有し、ＩＣ部品の外部電極は、配線基板と金属ワイヤーで電気的に接続される。
【００１０】
第４観点の水晶デバイスは、第３観点において、配線基板は、第１層と該第１層よりも凹んだ第２層とを有する複層基板であり、金属ワイヤーは第１層に接続され、実装端子は第２層に接続される。
【００１１】
第５観点の水晶デバイスは、第３観点又は第４観点において、金属ワイヤー、ＩＣ部品及び水晶振動子を覆うカバー部材を備え、カバー部材が配線基板と接合する。
【００１２】
第６観点の水晶デバイスは、第３観点又は第４観点において、金属ワイヤー、ＩＣ部品及び水晶振動子を覆う非導電性の樹脂材を備え、樹脂材が配線基板と接合する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製造コストの増加を抑えつつ、ＩＣ部品の熱を水晶振動片に素早く伝えることができる水晶デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】水晶デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】水晶デバイス２００の斜視図である。
【図４】水晶デバイス３００の斜視図である。
【図５】水晶デバイス４００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１６】
（第１実施形態）
＜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、水晶振動素子１１０と、熱伝導接着剤１２０と、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）部品１３０と、により形成されている。また、水晶振動素子１１０は、水晶振動片１４０と、絶縁性ベース板１５０と、リッド部材１６０と、を含んで構成される。水晶振動片１４０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。
【００１７】
水晶振動片１４０は、＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に励振電極１４１が形成されており、各励振電極１４１からは水晶振動片１４０の−Ｘ軸側の辺に引出電極１４２が引き出されている。＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１４１から引き出される引出電極１４２は−Ｘ軸側の辺の＋Ｚ’軸側に引き出され、＋Ｚ’軸側の側面を介して−Ｙ’軸側の面に引き出されている。−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１４１から引き出されている引出電極１４２は、−Ｘ軸側の辺の−Ｚ’軸側に引き出され、−Ｚ’軸側の側面を介して＋Ｙ’軸側の面に引き出されている。
【００１８】
絶縁性ベース板１５０は、Ｘ軸方向に伸びる長辺、及びＺ’軸方向に伸びる短辺を有している。また、絶縁性ベース板１５０の−Ｙ’軸側の面であり水晶デバイス１００が実装される実装面１５２ｂには実装端子１５５が形成されており、絶縁性ベース板１５０の＋Ｙ’軸側の面である上面にはリッド部材１６０に接合される接合面１５２ａ及び接合面１５２ａから−Ｙ’軸方向に凹んだ凹部１５１が形成されている。凹部１５１には水晶振動片１４０が載置される載置部１５３が形成されている。載置部１５３の＋Ｙ’軸側の面には、水晶振動片１４０の引出電極１４２に導電性接着剤１７２（図２参照）を介して電気的に接続される接続電極１５４が形成されている。
【００１９】
絶縁性ベース板１５０は、例えばセラミックを基材としており、第１層１５０ａ、第２層１５０ｂ、及び第３層１５０ｃの３つの層が重ね合わされることにより形成されている。第１層１５０ａは、絶縁性ベース板１５０の＋Ｙ’軸側に配置され、第１層１５０ａの＋Ｙ’軸側の面には接合面１５２ａが形成されている。第２層１５０ｂは、第１層１５０ａの−Ｙ’軸側の面に接合されて配置されており、載置部１５３を形成している。第３層１５０ｃは、第２層１５０ｂの−Ｙ’軸側の面に形成されており、第３層１５０ｃの−Ｙ’軸側の面である実装面１５２ｂには実装端子１５５が形成されている。また、絶縁性ベース板１５０の四隅の側面には絶縁性ベース板１５０の内側に凹んだキャスタレーション１５９が形成されている。
【００２０】
リッド部材１６０は、平板状に形成されており、絶縁性ベース板１５０の接合面１５２ａに封止材１７１（図２参照）を介して接合されて、絶縁性ベース板１５０の凹部１５１を密封する。また、リッド部材１６０は金属材料により形成されている。また、リッド部材１６０の＋Ｙ’軸側の面には、熱伝導接着剤１２０を介してＩＣ部品１３０が配置される。
【００２１】
ＩＣ部品１３０は、水晶振動片１４０を発振させる発振回路（不図示）を内蔵して形成されている。また、発振回路は＋Ｙ’軸側の面に形成されている外部電極１３１に電気的に接続されている。ＩＣ部品１３０はプリント基板等に載置される場合には、外部電極１３１が形成される面が底面となり、底面の反対側の面が天面として用いられるが、水晶デバイス１００では、外部電極１３１が形成される面が＋Ｙ’軸方向を向くように配置される。
【００２２】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。ＩＣ部品１３０は、熱伝導接着剤１２０を介してリッド部材１６０に接合される。ＩＣ部材１３０は、底面の反対側の面である天面が−Ｙ’軸側に向けられ、リッド部材１６０の＋Ｙ’軸側の面に接合されている。熱伝導接着剤１２０は熱伝導率の高い接着剤であり、例えば、シリコン樹脂に高熱伝導率の特性を有する金属粉としての銀（Ａｇ）を含有させたもの等が用いられる。
【００２３】
ＩＣ部品１３０は、使用されることにより熱を帯びる。ＩＣ部品１３０で発生した熱は水晶振動片１４０に伝えられ、水晶振動片１４０を所定の温度にするために加熱する。水晶デバイス１００では、ＩＣ部材１３０とリッド部材１６０とが密着した状態で形成され、さらに金属材料で形成され熱伝導率の高いリッド部材１６０と熱伝導率の高い接着剤である熱伝導接着剤１２０とを介してＩＣ部品１３０で発生する熱を水晶振動片１４０に伝えることができる。これらのことにより、ＩＣ部品１３０で発生する熱が水晶振動片１４０に素早く伝わると共に、ＩＣ部品１３０で発生する熱の損失が抑えられている。すなわち、水晶振動素子１１０では、ＩＣ部品１３０の熱を効率的に短時間で伝えることができることにより、水晶振動片１４０が所定の周波数で安定するまでの時間を短縮することができる。
【００２４】
また、水晶デバイス１００では、水晶振動素子１１０及びＩＣ部品１３０に特別な加工を施すものではないため、製造コストの増加が抑えられた状態でＩＣ部品１３０の熱を水晶振動片１４０に素早く伝えることができ好ましい。
【００２５】
（第２実施形態）
水晶デバイス１００は、さらに配線基板に載置される又は恒温槽に載置されるなどして異なる水晶デバイスとして形成されることができる。以下に、水晶デバイス１００を基にして形成される様々な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実施形態と同様の部分に関しては、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
＜水晶デバイス２００の構成＞
図３は、水晶デバイス２００の斜視図である。水晶デバイス２００は、水晶デバイス１００が配線基板１８０に載置されることにより形成される。配線基板１８０には複数の配線（不図示）が形成されており、実装端子１５５が配線基板１８０の配線にハンダ（不図示）を介して電気的に接続される。また、ＩＣ部品１３０の＋Ｙ’軸側の面に形成されている各外部電極１３１には金属ワイヤー１３２の一方の端が接続されており、金属ワイヤー１３２の他方の端は配線基板１８０の配線に接続されている。ＩＣ部品１３０の外部電極１３１は、このようなワイヤボンディングにより配線基板１８０の配線に電気的に接続される。また、ＩＣ部品１３０に内蔵される発振回路は、配線基板１８０の配線（不図示）を介して水晶振動片１４０に電気的に接続される。
【００２７】
水晶デバイス２００では、ＩＣ部品１３０がＩＣ部品１３０の周辺の温度を検知する温度センサー（不図示）及び温度センサーの温度に基づいて水晶振動片１４０の周波数温度特性を補償する温度補償回路（不図示）を備えた温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）として形成されても良い。
【００２８】
＜水晶デバイス３００の構成＞
図４は、水晶デバイス３００の斜視図である。水晶デバイス３００は、水晶デバイス２００において、水晶デバイス１００及び金属ワイヤー１３２を非導電性の樹脂材１８１で覆うことにより形成されている。図４では、非導電性の樹脂材１８１の中が透過して示されている。非導電性の樹脂材１８１には、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。
【００２９】
水晶デバイス３００では、水晶デバイス１００が非導電性の樹脂材１８１で覆われることにより、水晶デバイス１００で発生するＩＣ部材１３０等の熱を非導電性の樹脂材１８１内に閉じ込めることができる。このように、水晶デバイス３００ではＩＣ部材１３０等の熱を効率的に用いることができるためエネルギー効率を上げることができ、さらにＩＣ部品１３０の熱を効率的に伝えることができることにより、水晶振動片１４０が所定の周波数で安定するまでの時間を短縮することができる。
【００３０】
＜水晶デバイス４００の構成＞
図５は、水晶デバイス４００の断面図である。図５では、図２と同様の断面を含む断面図が示されている。水晶デバイス４００は、配線基板４８０に水晶デバイス１００が載置され、さらに水晶デバイス１００がカバー部材１９０で覆われることにより形成されている。
【００３１】
配線基板４８０は、配線基板１８０の＋Ｙ’軸側の面に、更に第２層４８２が形成され、第２層４８２の＋Ｙ’軸側の面に第１層４８１が形成されている。第１層４８１は中央領域が貫通しており、第１層４８１の貫通した中央領域からは第２層４８２が露出している。そのため、第１層４８１の中央領域では第２層４８２が第１層４８１よりも−Ｙ’軸側に凹んだように形成されている。また、第１層４８１の中央領域から露出した第２層４８２の表面には接続配線１８２が形成されており、第１層４８１の中央領域の周囲の第１層４８１の表面には接続配線１８３が形成されている。一部の接続配線１８２と一部の接続配線１８３とは第１層４８１を貫通する貫通電極１８４により電気的に接続されている。
【００３２】
水晶デバイス１００は、配線基板４８０の第１層４８１の中央領域から露出した第２層４８２に載置されている。このとき、水晶デバイス１００の実装端子１５５と接続配線１８２とがハンダ１７３を介して電気的に接続されている。また、ＩＣ部品１３０の外部電極１３１に接続される金属ワイヤー１３２は、接続配線１８３に電気的に接続されている。これにより、励振電極１４１はＩＣ部品１３０の一部の外部電極１３１に電気的に接続される。なお、図５に示される水晶デバイス４００の断面に金属ワイヤー１３２は含まれないが、図５では説明のために点線で金属ワイヤー１３２を示している。
【００３３】
水晶デバイス４００では、図５に示されるように、水晶デバイス１００を覆うカバー部材１９０を有している。水晶デバイス４００では、水晶デバイス１００がカバー部材１９０に覆われることで、ＩＣ部材１３０で発生した熱をカバー部材１９０内に閉じ込め、水晶振動片１４０を効率的に加熱できるようにしている。
【００３４】
また、水晶デバイス４００では、カバー部材１９０の内側に水晶デバイス１００と共に温度センサー（不図示）及び温度制御回路（不図示）を配置することにより温度制御型水晶発振器として形成されることができる。
【００３５】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００、２００、３００、４００  …  水晶デバイス
１１０  …  水晶振動素子
１１１  …  キャビティ
１２０  …  熱伝導接着剤
１３０  …  ＩＣ部品
１３１  …  外部電極
１３２  …  金属ワイヤー
１４０  …  水晶振動片
１４１  …  励振電極
１４２  …  引出電極
１５０  …  絶縁性ベース板
１５０ａ  …  第１層
１５０ｂ  …  第２層
１５０ｃ  …  第３層
１５１  …  凹部
１５２ａ  …  接合面
１５２ｂ  …  実装面
１５３  …  載置部
１５４  …  接続電極
１５５  …  実装端子
１５９  …  キャスタレーション
１６０  …  リッド部材
１７１  …  封止材
１７２  …  導電性接着剤
１７３  …  ハンダ
１８０、４８０  …  配線基板
１８１  …  非導電性の樹脂材
１９０  …  カバー部材
４８１  …  第１層
４８２  …  第２層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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