(57)【要約】【目的】起動時の温度補償動作を良好にして周波数安定度を維持した表面実装用の温度補償発振器を提供する。【構成】発振回路６及び温度センサ１６ｂを有して補償電圧Ｖcを前記発振回路６の電圧可変容量素子１３に供給する温度補償機構７を集積化し、回路機能面となる一主面の少なくとも対角部を含む両辺にＩＣ端子１５を有するＩＣチップ２を、凹状とした容器本体１の内底面にバンプ８を用いて固着し、前記容器本体１の内壁段部に水晶片３の一端部両側を固着した表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記発振回路の発熱源となる能動素子１６ａと前記温度補償機構７の温度センサ１６ｂとは前記ＩＣチップ２の前記対角部領域に離間して配置される。また、前記ＩＣチップ２の中央領域に放熱用のＩＣ端子１５ｃを設けた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路及び温度センサを有して補償電圧を前記発振回路の電圧可変容量素子に供給する温度補償機構を集積化し、回路機能面となる一主面の少なくとも対角部を含む両辺にＩＣ端子を有するＩＣチップを、凹状とした容器本体の内底面にバンプを用いて固着し、前記容器本体の内壁段部に水晶片の一端部両側を固着した表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記発振回路の発熱源となる能動素子と前記温度補償機構の温度センサとは前記ＩＣチップの前記対角部領域に離間して配置されたことを特徴とする表面実装用の温度補償水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、前記ＩＣチップにおける対角部のＩＣ端子は前記容器本体の外底面に設けられた実装端子に電気的に接続した表面実装用の温度補償水晶発振器。
【請求項３】
発振回路及び温度センサを有して補償電圧を前記発振回路の電圧可変容量素子に供給する温度補償機構を集積化し、回路機能面となる一主面の少なくとも対角部を含む両辺にＩＣ端子を有するＩＣチップを、凹状とした容器本体の内底面にバンプを用いて固着し、前記容器本体の内壁段部に水晶片の一端部両側を固着した表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記ＩＣチップの中央領域に放熱用のＩＣ端子を設けたことを特徴とする表面実装用の温度補償水晶発振器。
【請求項４】
請求項３において、前記発振回路の発熱源となる能動素子と前記温度補償機構の温度センサとは前記ＩＣチップの対角部領域に離間して配置された表面実装用の温度補償水晶発振器。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４において、前記ＩＣチップの側面外周に熱伝導粒子が接着母体に混入された熱伝導性接着剤を塗布した表面実装用の温度補償水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用の温度補償水晶発振器（以下、温度補償発振器とする）を技術分野とし、特に起動時の温度補償を確実にした表面実装発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
表面実装用の温度補償発振器は、小型・軽量であって温度変化に対する周波数安定度が高いことから、特に温度環境の変化する携帯電話等の携帯機器に周波数源として内蔵される。このようなものの一つに、温度補償機構及び発振回路をＩＣチップ内に集積化して水晶片とともに密閉封入した温度補償発振器がある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第４図は一従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装用とした温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）は概略回路ブロック図、同図（ｃ）はＩＣチップの平面図、同図（ｄ）は水晶片の平面図である。
【０００４】
温度補償発振器は内壁段部を有する凹状とした容器本体１にＩＣチップ２と水晶片３とを収容し、金属カバー４を被せてなる。容器本体１は積層セラミックからなり、外底面に実装端子５を、外側面に図示しない温度補償データの書込端子を有する。容器本体１の内底面には図示しない回路端子を、内壁段部に水晶保持端子を有する。
【０００５】
ＩＣチップ２は回路機能面としての一主面にＩＣ端子１５を有し、水晶振動子（水晶片３）を除く発振回路６及び温度補償機構７を集積化する。ＩＣ端子１５は少なくとも一対の水晶端子、電源、出力及びアース端子を有し、さらに温度補償データの書込端子等を有する。各ＩＣ端子１５はＩＣチップ２の回路機能面である一主面の少なくとも対角部を含む両辺側に形成される。
【０００６】
そして、ＩＣチップ２の一主面が容器本体１の内底面に対向し、例えば金からなるバンプ８を用いた超音波熱圧着によって、各ＩＣ端子１５が内底面上の回路端子に接続する。あるいは、バンプ８の少なくとも表面を半田として、リフローによって固着される。各ＩＣ端子１５はそれぞれ対応する容器本体１の実装端子５、水晶保持端子及び書込端子に接続する。
【０００７】
この場合、ＩＣチップ２の一主面と容器本体１の内底面との間はそのままとし、回路機能面を保護する樹脂（所謂アンダーフィル）は塗布しない。これは、ＩＣチップ２が水晶片３とともに密閉封入され、外部と遮断されて保護されるので、アンダーフィルを要しないことによる。
【０００８】
発振回路６は例えば図示しないＣＭＯＳからなるインバータ増幅素子、及び帰還回路としての共振回路からなる。共振回路は水晶振動子（水晶片３）とＩＣチップ２内の分割コンデンサからなる。温度補償機構７は周囲温度を検出する抵抗等からなる温度センサを有し、周囲温度に応答した補償電圧Ｖcを生成する。補償電圧Ｖcは予め測定された周波数温度特性に基づく、書込端子からの温度補償データによって生成される。
【０００９】
水晶片３は両主面に励振電極９を有し、一端部両側に引出電極１０を延出する。引出電極１０の延出した一端部両側は、内壁段部の水晶保持端子に導電性接着剤１１によって固着される。そして、ＩＣチップ２の水晶端子に電気的に接続し、分割コンデンサと共振回路を形成する。金属カバー４は容器本体１の開口端面に設けた金属リング１２にシーム溶接等によって接合される。
【００１０】
このようなものでは、温度補償機構７の温度センサによる抵抗値（周囲温度）の変化に基づく補償電圧Ｖcを、発振回路６（発振ループ）内に挿入された電圧可変容量素子１３に印加する。これにより、水晶振動子から見た負荷容量が可変するので、特に水晶振動子（水晶片３）に依存した例えば３次曲線となる周波数温度特性を平坦にし、温度に対する周波数安定度を高める。
【特許文献１】特開２００３−１０１３４８号公報（例えば第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の温度補償発振器では、周波数安定度が起動時に損なわれて規格を充分に満足しない問題があった。すなわち、温度補償発振器の起動時には、ＩＣチップ２内に生ずる回路電流に起因した特に発振用増幅器や緩衝増幅器等の能動素子による発熱によって、ＩＣチップ２自体の温度が周囲温度よりも高くなる。
【００１２】
これに対し、水晶振動子（水晶片３）は周囲温度に応答した振動周波数で動作する。したがって、ＩＣチップ２に集積化された温度補償機構内の温度センサは、水晶振動子（水晶片３）の動作温度よりも高い温度を検出し、これに基づく補償電圧Ｖcを電圧可変容量素子１３に印加する。例えば水晶振動子は公称周波数ｆoとなる２５℃で動作しているにも拘わらず、温度センサはこれより高い例えば３０℃を検出する。
【００１３】
そして、温度補償機構７は検出温度３０℃に基づく補償電圧Ｖcを電圧可変容量素子１３に印加する。したがって、発振周波数ｆは公称周波数ｆoから変化するので、起動時には周波数安定度を悪化させる。但し、起動時からの時間の経過とともにＩＣチップ２と水晶片３との温度が接近して同一になれば、温度補償動作は正常に機能して周波数安定度を規格内に満足する。
【００１４】
この場合、特に、携帯電話ではクロック周波数に応答して温度補償発振器が起動され、ＯＮ・ＯＦＦ動作が繰り返される。したがって、起動時におけるＩＣチップ２と水晶振動子との温度差による温度補償動作の誤動作は問題を大きくする。なお、電源電圧の省力化のため、クロック周波数にて間欠的に動作する。
【００１５】
（発明の目的）
本発明は起動時の温度補償動作を良好にして周波数安定度を維持した表面実装用の温度補償発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（着目点）
本発明は、ＩＣチップの温度分布、即ち、ＩＣ端子１５の位置する両辺側はバンプ及び回路端子を経て放熱されるので、中央領域よりも温度は低くなる温度分布に着目した。この場合、特に電源、アース及び出力等の実装端子と接続するＩＣ端子からの放熱効果が大きい。
【００１７】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１に示したように、発振回路及び温度センサを有して補償電圧を前記発振回路の電圧可変容量素子に供給する温度補償機構を集積化し、回路機能面となる一主面の少なくとも対角部を含む両辺にＩＣ端子を有するＩＣチップを、バンプを用いた超音波熱圧着によって凹状とした容器本体の内底面に固着し、前記容器本体の内壁段部に水晶片の一端部両側を固着した表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記発振回路の発熱源となる能動素子と前記温度補償機構の温度センサとは前記ＩＣチップの前記対角部領域に離間して配置された構成とする。
【００１８】
また、同請求項３に示したように、発振回路及び温度センサを有して補償電圧を前記発振回路の電圧可変容量素子に供給する温度補償機構を集積化し、回路機能面となる一主面の少なくとも対角部を含む両辺にＩＣ端子を有するＩＣチップを、バンプを用いた超音波熱圧着によって凹状とした容器本体の内底面に固着し、前記容器本体の内壁段部に水晶片の一端部両側を固着した表面実装用の温度補償水晶発振器において、前記ＩＣチップの中央領域に前記バンプを用いた超音波熱圧着によって固着される放熱用のＩＣ端子を設けた構成とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明における請求項１の構成であれば、能動素子と温度センサとはＩＣ端子の位置する対角部領域に離間して配置される。この場合、着目点で示したように、ＩＣチップの対角部にはＩＣ端子が位置して温度が低下する。すなわち、発熱源となる能動素子が配置される一方の対角部領域での発熱は、一方の対角部のＩＣ端子、バンプ及び回路端子を経て放熱されるので蓄熱を防止する。
【００２０】
また、温度センサの配置される他方の対角部領域は、一方の対角部領域の発熱源とは最も離間するとともにＩＣ端子、バンプ及び回路端子を経て放熱されるので、発熱源による温度上昇の影響を受けにくいとともに放熱によって温度上昇を抑制する。したがって、温度センサによる検出温度は、発熱源による温度上昇の影響を小さくして、水晶振動子の動作温度となる周囲温度に接近する。
【００２１】
これらにより、温度補償発振器の起動時において発熱源による温度上昇があっても、温度センサは水晶振動子の動作温度（周囲温度）に接近した温度を検出して、動作温度に応じた補償電圧を発振回路の電圧可変容量素子に供給できる。したがって、温度補償発振器の起動時における周波数安定度を高められる。
【００２２】
同請求項３の構成であれば、ＩＣチップの中央領域にバンプを用いた超音波熱圧着によって固着される発熱用のＩＣ端子１５を設けるので、両辺側のＩＣ端子とともに放熱効果を高められる。したがって、請求項１と同様に、発熱源による温度上昇を抑制して、水晶振動子の動作温度（周囲温度）に接近した検出温度及びこれに応じた補償電圧を得る。これにより、温度補償発振器の起動時における周波数安定度を高められる。
【００２３】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記対角部のＩＣ端子は前記容器本体の外底面に設けられた実装端子に電気的に接続する。これにより、実装端子例えば電源、アース及び出力端子等はセット基板の回路パターンに接続するので、放熱効果を高める。
【００２４】
同請求項４では、請求項３において、前記発振回路の発熱源となる能動素子と前記温度補償機構の温度センサとは前記ＩＣチップの対角部領域に離間して配置される。したがって、請求項１と請求項３との効果が相乗して、温度センサによる検出温度が水晶振動子の動作温度にさらに接近する。
【００２５】
同請求項５では、請求項１、２、３又は４において、前記ＩＣチップの側面外周に熱伝導粒子が接着母体に混入された熱伝導性接着剤を塗布する。これによれば、熱伝導性接着剤によって、熱源体による発熱をさらに放熱できる。したがって、温度センサによる検出温度が水晶振動子の動作温度にさらに接近し、起動時における周波数安定度をさらに高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１図は本発明の一実施形態を説明する表面実装用の温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２７】
温度補償発振器は、前述同様に、発振回路６及び温度補償機構７を集積化したＩＣチップ２の回路機能面を容器本体１の内底面にバンプ８を用いた超音波熱圧着あるいはリフローによって固着する。ＩＣチップの回路機能面である一主面の対角部を含む両辺側にはＩＣ端子１５を有する。また、引出電極１０の延出した水晶片３の一端部両側を容器本体１の内壁段部に導電性接着剤１１によって固着する。そして、容器本体１の開口端面に金属カバー４を接合して密閉封入する。
【００２８】
この実施形態では、ＩＣチップ内に集積化される発振回路のうちの発振用増幅器や緩衝増幅器等の発熱源となる能動素子１６ａを一方の対角部領域に配置し、一方の対角部のＩＣ端子１５ａに近接させる。また、温度補償機構の温度センサ１６ｂを他方の対角部領域に配置し、他方の対角部のＩＣ端子１５ｂに近接させる。対角部のＩＣ端子１５（ａｂ）は実装端子５と電気的に接続する電源、アース及び出力端子とする。
【００２９】
そして、ＩＣチップの一主面の中央領域に放熱用のＩＣ端子１５cを設ける。ここでは、両辺側のＩＣ端子１５と並列に３個の放熱用のＩＣ端子１５cを設ける。放熱用のＩＣ端子１５ｃはバンプを用いた超音波熱圧着あるいはリフローによって、内底面の回路端子に固着される。放熱用のＩＣ端子１５cは、実装端子５中のアース端子に接続する。
【００３０】
このような構成であれば、発明の効果の欄でも述べたように、発熱源となる能動素子１６ａと温度センサ１６ｂとは、ＩＣ端子１５（ａｂ）に隣接して配置される。したがって、ＩＣ端子１５（ａｂ）、バンプ８及び回路端子を経ての放熱によって、能動素子１６ａ及び温度センサ１６ｂの対角部領域は温度が低下する。
【００３１】
また、発熱源となる能動素子１６ａと温度センサ１６ｂとが配置される対角部領域は最も離間する。したがって、温度センサ１６ｂでの検出温度は、能動素子１６ａによる発熱温度の影響を小さくなる。さらには、ＩＣチップの中央領域に放熱用のＩＣ端子１５cを設けて放熱するので、両辺側のＩＣ端子１５とともにＩＣチップの温度を全体的に低下させる。
【００３２】
これらのことから、温度補償発振器の起動時において発熱源特に能動素子１６ａによる温度上昇があっても、温度センサ１６ｂは水晶振動子（水晶片３）の動作温度となる周囲温度に接近した温度を検出する。そして、動作温度に応じた補償電圧Ｖcを発振回路６の電圧可変容量素子１３に供給できる。したがって、温度補償発振器の起動時における周波数安定度を高められる。特に、携帯電話のように、クロックパルスに応答して間欠的に動作する温度補償発振器では有用になる。
【００３３】
（第２実施形態）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する表面実装発振器の図で同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバー及び金属リングを除く平面図である。なお、前実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００３４】
第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、ＩＣチップ２の側面外周のすべてに熱伝導性接着剤１４を塗布する。この場合、ＩＣチップ２の側面外周は容器本体１の内底面に熱伝導性接着剤１４によって固着される。ここでは、ＩＣチップ２の外周と容器本体１の内壁との間に充填される。熱伝導性接着剤１４は接着母体をエポキシ系として、図示しないセラミック等の絶縁物質からなる熱伝導材が接着母体に混入される。
【００３５】
このような構成であれば、温度補償発振器の起動時に回路電流によってＩＣチップ２が発熱しても、熱伝導性接着剤１４を経て積層セラミックからなる容器本体１に放熱される。この場合、ＩＣチップ２に対する容器本体１の体積は格段に大きくて熱容量も大きいので、ＩＣチップ２の温度上昇を抑制する。ここでは、熱伝導性接着剤１４が容器本体の内底面のみならず、内壁にも接着するので放熱効果を高める。
【００３６】
したがって、温度補償発振器の起動時におけるＩＣチップ２に集積化された温度補償機構７の温度センサによる検出温度を、第１実施形態に比較して、水晶振動子の動作温度にさらに近接できる。このことから、起動時においても、水晶振動子の実際の動作温度を検出して正常な温度補償ができ、周波数安定度を高められる。
【００３７】
また、ＩＣチップ２の側面外周を全周にわたって固着するので、超音波熱圧着によるバンプ８のみによる場合に比較して、容器本体１の内底面に対して固着強度を高められる。そして、接着母体をエポキシ系とするので、例えばシリコン系よりも固着強度をさらに高める。さらに、熱伝導材としてセラミックとするので、絶縁性を充分に確保して熱伝導性を高める。
【００３８】
（他の事項）
上記実施形態では放熱用のＩＣ端子１５c及びこれらが接続する回路端子１５ｃは個々に形成したが、各ＩＣ端子１５ｃを連続的にして面積の大きい平面状としても、これらの接続する回路端子を同様に連続的にして平面状としてもよい。これらの場合、面積が大きくなる分、放熱効果を高めることができる。
【００３９】
また、熱伝導性接着剤１４はＩＣチップ２の側面外周のすべてと容器本体１の内壁面との間に充填（塗布）したが、必要に応じて断続的に塗布しても、例えば温度センサの位置する側面外周のみとしてもよく、基本的には起動特性との観点から塗布できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図で、同図（ａ）は温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）はＩＣチップの平面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はカバー及び金属リングを除く平面図である。
【図３】本発明の他の例を説明するＩＣチップの平面図である。
【図４】従来例を説明する図で、同図（ａ）は表面実装用とした温度補償発振器の断面図、同図（ｂ）は概略回路ブロック図、同図（ｃ）はＩＣチップの平面図、同図（ｄ）は水晶片の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  容器本体、２  ＩＣチップ、３  水晶片、４  金属カバー、５  実装端子、６  発振回路、７  温度補償機構、８  バンプ、９  励振電極、１０  引出電極、１１  導電性接着剤、１２  金属リング、１３  電圧可変容量素子、１４  熱伝導性接着剤、１５  ＩＣ端子、１５ｃ  放熱用のＩＣ端子、１６ａ  能動素子、１６ｂ  温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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